Question

如图19所示，一带电量为、质量为的小球，从距地面高处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为处有根管口比小球略大的竖直细管，管的上口距地面的。为了使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场，求：

　　 （1）小球的初速度的大小；

（2）应加电场的场强大小；

（3）小球落地时的动能。

Answer 1

⑴   ⑵   ⑶

解析:

本题涉及到自由落体运动、匀减速直线运动等多过程及多种规律。如运动学公式、牛顿第二定律、动能定理等的运用，考查学生对复杂过程的综合分析能力和物理规律的综合运用能力。

要使小球无碰撞地通过管口，则当它到达管口时，速度方向为竖直向下，

（1）      竖直方向小球做自由落体运动，则运动时间为：　　　　　　　

水平方向小球做匀减速运动，减速至0，位移为：　　　　　　　　     

解得  　  

（2）水平方向，根据牛顿第二定律　　　　　

又由运动学公式　　

解得：      　　　     

（3）由动能定理得　     

解得