x2+y2=R2
解得t=1 s.
(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(-x1,y1),则有
x1=at2=1,y1=v0t=1,即出射点的位置坐标为(-1,1)。
(3)射出时由动能定理得Eqx1=Ek-mv
代入数据解得Ek=2.5×10-5 J.
答案:(1)1 s (2)(-1,1) (3)2.5×10-5 J
【方法提炼】处理带电粒子在电场中运动的一般步骤
带电粒子在匀强电场中加速和偏转,带电粒子的加速是一种匀变速直线运动,带电粒子的偏转是一种匀变速曲线运动,类似于平抛运动。处理带电粒子在电场中运动的一般步骤是:
(1)分析带电粒子的受力情况,尤其要注意是否应该考虑重力,电场力是否恒定等。
(2)分析带电粒子的初始状态及条件,确定带电粒子是做直线运动还是曲线运动。
(3)建立正确的物理模型,确定解题方法是动力学,还是能量守恒(或动能定理)。
(4)利用物理规律或其他手段(如图象等)找出物理量间的关系,建立方程组。
满分训练:如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50 m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0×104 N/C,现有质量m=0.20 kg,电荷量q=8.0×10-4 C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知sAB=1.0 m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。(取g=10 m/s2)求:
(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度;
(2)带电体最终停在何处。
思路分析:(1)设带电体到达C点时的速度为v,从A到C由动能定理得:qE(sAB+R)-μmgsAB-mgR=mv2
解得v=10 m/s
(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h,从C到D由动能定理得:
-mgh-μqEh=0-mv2
解得h=m
在最高点,带电体受到的最大静摩擦力Ffmax=μqE=4 N,