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如图所示,水平地面上方分布着水平向右的匀强电场,有圆弧形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中,圆心与管口在同一水平线上,管的半径为R,下端管口切线水平,离水平地面的距离为h,有一质量为m的带电荷量+q的小球从管的上端口A由静止释放,小球与管间摩擦不计,小球从下端管口飞出时,管壁对小球的作用力为4mg,g取10 m/s2。求:
(1)小球运动到管口B时的速度大小。
(2)匀强电场的场强。
(3)若R=0.3 m,h=5.0 m,小球落地时的速度大小。
【回答】
(1) (2) (3)2 m/s
【解析】(1)小球从下端管口飞出时,由牛顿第二定律得:FN-mg=m,解得:vB=
(2)小球从A运动到管口B的过程中,由动能定理得:mgR+qER=m 解得:E=
(3)小球离开管口B后,水平方向做匀加速运动,竖直方向做自由落体运动,则有:
竖直方向:h=gt2
解得:t=1 s,vy=gt=10 m/s
水平方向:qE=ma,vx=vB+at,解得:vx=8 m/s
故:v==2 m/s
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:计算题
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