Question

（10分）质量m=2．0×10^-4kg、电荷量q=1．0×10^-6C的带正电微粒悬停在空间范围足够大的匀强电场中，电场强度大小为E₁．在t=0时刻，电场强度突然增加到E₂=4．0×10³N/C，场强方向保持不变．到t=0．20s时刻再把电场方向改为水平向右，场强大小保持不变．取g=10m/s²．求：
（1）原来电场强度E₁的大小？
（2）t=0．20s时刻带电微粒的速度大小？
（3）带电微粒运动速度水平向右时刻的动能？

Answer 1

（1） （2）2m/s  （3）1．6×10^-3J

试题分析：（1）当场强为E₁的时候，带正电微粒静止，所以mg=E₁q
所以
（2）当场强为E₂的时候，带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动，设0．20s后的速度为v，  
由牛顿第二定律：E₂q-mg=ma  由运动学公式 v=at=2m/s
（3）把电场E₂改为水平向右后，带电微粒在竖直方向做匀减速运动，设带电微粒速度达到水平向右所用时间为t₁，则 0-v₁=-gt₁解得：t₁=0．20s 设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a₂，
根据牛顿第二定律 q E₂=ma₂， 解得：a₂=20m/s²设此时带电微粒的水平速度为v₂， v₂=a₂t₁，解得：v₂=4．0m/s
设带电微粒的动能为E_k， E_k==1．6×10^-3J
点评：本题学生明确场强大小改变后，微粒先做匀加速直线运动，电场E₂改为水平向右后，要用运动的合成与分解即研究竖直方向的运动和水平方向的运动。