Question

如图所示在竖直平面内建立直角坐标系XOY，OY表示竖直向上的方向。已知该平面内存在沿OX轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10^{- 7 C}、质量为10^{- 5 Kg}的小球从坐标原点O沿Y轴正方向以某一初速度竖直向上抛出，它到达的最高点位置为图中的Q点，其坐标为（1.6，3.2），不计空气阻力，g取10m/s²。

求：⑴指出小球带何种电荷；
⑵小球的初速度和匀强电场的场强大小；
⑶小球从O点抛出到落回X轴的过程中电势能的改变量。

Answer 1

⑴小球带负电⑵⑶

解析试题分析：⑴带电小球所到的最高点Q在O点的右上方，说明小球有水平向右的分运动和竖直向上的分运动就竖直方向而言，初速度是竖直向上的而重力是竖直向下的，重力使竖直向上的初速度逐渐减小，而不会产生水平向右的运动.小球只受重力和电场力，只有电场力水平向右才会使小球有向右的分运动.由此可以判断电场力是水平向右的，又因为电场水平向左，所以小球带负电.    2分
⑵对小球的两个分运动，竖直方向: 小球有竖直向上的初速度V0，受重力，所以小球做竖直上抛运动.Q点是最高点意味着Q点的竖直分速度为0.由竖直上抛运动得：   2分           1分
水平方向：水平初速度为0，水平位移，    1分
小球在水平方向的加速度   1分 得  1分
⑶小球从O点落回到X轴时，由于对称性，水平位移为6.4m     1分
   2分  电势能减少了   1分
考点：考查带电粒子在电场中的运动
点评：本题难度中等，运动反应受力情况，所以根据粒子的运动特点判断电场力方向从而判断粒子电性，带电粒子在竖直平面内做的是曲线运动，由力的独立作用原理把曲线运动进行分解，注意分运动具有等时性