如圖所示,一帶正電的粒子質(zhì)量為m=6×10-14kg,電量Q=6×10-15C,該粒子以v0=1.0×102m/s的初速度從電場(chǎng)的下邊界射入足夠大的電場(chǎng)中,已知:場(chǎng)強(qiáng)1.0×104N/C,初速度與電場(chǎng)線(xiàn)夾角θ=1200.求:
(1)要使粒子在電場(chǎng)中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),除電場(chǎng)力外至少還要施加多大的外力(不計(jì)重力)?
(2)在此外力作用下,粒子運(yùn)動(dòng)途中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差最大值是多少?
分析:(1)要使粒子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則其受到的合力的方向與初速度方向相同或相反,即在一條直線(xiàn)上,然后根據(jù)此條件進(jìn)行計(jì)算;
(2)粒子速度減為0時(shí)有最大電勢(shì)差,根據(jù)動(dòng)能定理求解即可.
解答:解:(1)因Eq>>mg,所以重力可不計(jì),根據(jù)題意對(duì)粒子受力情況進(jìn)行分析,如下圖:

當(dāng)電場(chǎng)力與F的合力與初速度反向時(shí)粒子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)F與運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)所需加的力F有最小值
 Fmin=Eqsin60°=3
3
×10-11N
(2)當(dāng)粒子速度減小到0時(shí)有最大電勢(shì)差,根據(jù)動(dòng)能定理:
qUmax=
1
2
mV02  
Umax=5×104V
答:(1)要使粒子在電場(chǎng)中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),除電場(chǎng)力外至少還要施加的力為3
3
×10-11N;
(2)在此外力作用下,粒子運(yùn)動(dòng)途中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差最大值是5×104V.
點(diǎn)評(píng):本題考查物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件,以及公式W=qU的應(yīng)用,屬于中等偏難一點(diǎn)的難度.
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精英家教網(wǎng)
A、向右B、向左C、向上D、向下

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