在竖直平面内.在竖直平面内有一质量M=1.0X10^-3,电荷量Q=1.0X10^-10C的带正电小球,由于匀强电场的作用静止在O点,以O点为原点,以竖直向上的方向为Y轴正方向,水平方向为X轴正方向建立直角坐标系

Question

在竖直平面内.
在竖直平面内有一质量M=1.0X10^-3,电荷量Q=1.0X10^-10C的带正电小球,由于匀强电场的作用静止在O点,以O点为原点,以竖直向上的方向为Y轴正方向,水平方向为X轴正方向建立直角坐标系XOY.现匀强电场的电场强度的大小突然变为原来的2倍,使小球开始运动.经过0.1秒,所加电场恢复为开始大小,不计空气阻力及其他阻力,g=10M／S求：
1:开始时匀强电场的方向及场强的大小
2：再经过0.2秒时小球的速度及位置

Answer 1

1:开始时匀强电场的方向及场强的大小
物体静止,所以受力平衡
Mg = EQ
E = Mg/Q
= [1.0 × 10^(-3) 千克 × 10 米/秒^2]/[1.0×10^(-10)库仑]
= 1.0 × 10^8 牛顿/库仑
= 1.0 × 10^8 伏特/米
方向为 与Y轴方向平行向上.
2 再经过0.2秒时小球的速度及位置
匀强电场的电场强度的大小突然变为原来的2倍后
小球受到向下的重力 Mg 和 向上的电场力 2EQ = 2Mg
受到的合力为 2Mg - Mg = Mg ,方向向上.
因此 小球会向上做匀加速直线运动.
加速度为 a = (2Mg-Mg)/M = g = 10 米/秒^2,方向向上.
0.1秒末 物体的坐标位置及速度
Y = (1/2)at^2 = (1/2) * 10米/秒^2 * (0.1秒)^2 = 0.05 米
V = at = 10米/秒^2 * 0.1 秒 = 1米/秒
此后电场恢复为开始大小,物体受到的合力恢复为0.故物体保持原速度沿Y轴做匀速直线运动.
经0.2秒后的速度 V' = V = 1米/秒
0.2秒所经历的位移 S = VT = 1米/秒 * 0.2 秒 = 0.2 米
因此物体所在位置为 Y'= Y+S = 0.05 米 + 0.2 米 = 0.25 米