Question

在真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。若将一个质量为m、带正电的小球在此电场中由静止释放，小球将沿与竖直方向夹角为37°的直线运动，现将该小球从电场中某点以初速度v₀竖直向上抛出，求运动过程中（取sin37°=0.6,cos37°=0.8）。

（1）小球受到的电场力的大小及方向；

（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量。

Answer 1

（1）根据题设条件，电场力大小

F_e=mgtan37°=mg                    ①

电场力的方向水平向右

（2）小球沿竖直方向做初速为v₀的匀减速运动，到最高点的时间为t，则：

v_y=v₀-gt=0

t=                                        ②

沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为a_x

a_x==g                                        ③

此过程小球沿电场方向位移为：s_x=a_xt²=                ④

小球上升到最高点的过程中，电势能减少为：

ΔE_P=F_es_x=mv₀²                                          ⑤