Question

（16分）如圖所示，一帶電量為、質(zhì)量為的小球，從距地面高處以一定的初速度水平拋出，在距拋出點(diǎn)水平距離為處有根管口比小球略大的豎直細(xì)管，管的上口距地面的。為了使小球能無(wú)碰撞地通過(guò)管子，可在管子上方整個(gè)區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求：

（1）小球的初速度的大�。�

（2）應(yīng)加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大��；

（3）小球落地時(shí)的動(dòng)能。

Answer 1

解析：本題涉及到自由落體運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)等多過(guò)程及多種規(guī)律。如運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律、動(dòng)能定理等的運(yùn)用，考查學(xué)生對(duì)復(fù)雜過(guò)程的綜合分析能力和物理規(guī)律的綜合運(yùn)用能力。

要使小球無(wú)碰撞地通過(guò)管口，則當(dāng)它到達(dá)管口時(shí)，速度方向?yàn)樨Q直向下，

（1）豎直方向小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：

水平方向小球做勻減速運(yùn)動(dòng)，減速至0，位移為： 

解得 

（2）水平方向，根據(jù)牛頓第二定律　　　　

又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

解得：     

（3）由動(dòng)能定理得　 

解得