Question

（2013?海淀区一模）如图所示，质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大

（2013?海淀区一模）如图所示，质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E1的匀强电场中．取g=10m/s2．（1）求匀强电场的电场强度E1的大小和方向；（2）在t=0时刻，匀强电场强度大小突然变为E2=4.0×103N/C，且方向不变．求在t=0.20s时间内电场力做的功；（3）在t=0.20s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能．

Answer 1

（1）设电场强度为E，则有
  Eq=mg
得 E=

mg

q

＝

2.0×10?4×10

1.0×10?6

N/C=2.0×10³N/C，方向向上．
（2）在t=0时刻，电场强度突然变化为E₂=4.0×10³N/C，设微粒的加速度为a，在t=0.20s时间内上升高度为h，电场力做功为W，则
  qE₂-mg=ma₁ 
解得：a₁=10m/s²
则 h＝

1

2

a1t2
解得：h=0.20m
电场力做的功为W=qE₂h
代入解得：W=8.0×10^-4J
（3）设在t=0.20s时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v，回到出发点时的动能为E_k，则
  v=at
根据动能定理得：mgh=E_k-

1

2

mv2
得E_k=mgh+

1

2

mv2
解得：E_k=8.0×10^-4J
答：（1）求匀强电场的电场强度E₁的大小是2.0×10³N/C，方向向上．
（2）在t=0.20s时间内电场力做的功为8.0×10^-4J．
（3）带电微粒回到出发点时的动能是8.0×10^-4J．