在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m,带电量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l0为常数。粒子所受重力忽略不计,求:
28.粒子从A到C过程中电场力对它做的功;
29.粒子从A到C过程所经历的时间;
30.粒子经过C点时的速率。
粒子从A到C电场力做功为
由电场力做功的特点可明确W=Uq,而U=Ed,求得沿电场线方向上的距离即可求得功;
电场力做功与路径无关,由W=Uq,而U=Ed,可知电场力做的功取决于场强大小E,粒子的电量q,以及沿电场线方向移动的距离d.
根据抛体运动的特点,粒子在x轴方向做匀速直线运动,由对称性可知,轨迹是最高点D在y轴上,可令,则;
由,得
又,,解得
则A到C过程所经历的时间
粒子在x轴方向上做匀速直线运动,根据水平位移可明确AO、BO及BC时间相等,由竖直方向的匀变速直线运动可求得时间;
根据合运动与分运动具有等时性,由题中坐标可知,AO、BO及BC时间相等。
粒子在DC段做类平抛运动,于是有
,
由类平抛运动规律可求得水平和竖直竖直,再由运动的合成与分解求得合速度
粒子经过C点时的速率是合速度的大小。