如图所示,水平向右的匀强电场中,一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动,经最高点B后回到与A在同一水平线上...
问题详情:
如图所示,水平向右的匀强电场中,一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动,经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点,粒子从A到B过程中克服重力做功2.0 J,电场力做功3.0 J,则
A.粒子做匀变速曲线运动
B.粒子在B点速度为零
C.粒子在C点的机械能比在A点多12.0 J
D.粒子在C点的动能为14.0 J
【回答】
ACD
【分析】
水平受Eq向右,一直做初速度为0的匀加速直线运动,竖直受mg向下,做竖直上抛运动,互不影响.抓住竖直上升到最高点的时间等于从最高点落回抛出高度的时间.结合水平位移关系求出整个过程中电场力做功的大小.从而通过动能定理求出物体折回通过与A点在同一水平线上的C点时的动能大小,电场力做功与电势能的关系,求电势能;除重力做功外,其他力做功对应机械能的变化.
【详解】
A项:由于粒子受重力,恒定的电场力作用力,所以粒子的加速度恒定,故粒子做匀变速曲线运动,故A正确;
B项:从A到B粒子在竖直方向上做匀减速运动,水平方向做匀加速运动,B为最高点,所以粒子在B点的竖直方向速度为零,水平方向速度不为零,故B错误;
C、D项:竖直方向:粒子做竖直上抛运动,则运动时间
水平方向:粒子做初速度为零的匀加速直线运动
水平位移:
上升的过程电场力做功:W1=qEx1
最高点时,竖直方向的速度为0,故小球的动能与电场力做的功相等,即:W1=3J
下降的过程中,竖直方向做自由落体运动,与竖直上抛是对称的所以下降的时间:t2=t1
水平方向的总位移:
全过程中电场力做功:W2=qEx2=4qEx1=4W1=12J
全过程中,重力做功为0,根据动能定理:W2=EK末-EK初
所以:EK末=EK初+W2=2+12=14J
除重力做功外,其他力做功对应机械能的变化,所以粒子在A点的机械能比在C点少12.0J
故C,D正确.
【点睛】
解决本题的关键知道小球在竖直方向和水平方向上的运动规律,结合等时*进行求解,注意不一定求动能就把速度求出来,有时只需要知道速度之比即可,难度适中.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:选择题