Question

一道高中物理难题，求解，在线等

两块竖直放置的平行金属板A,B，板距d=0.04m,两板间的电压U=400V，板间有一匀强电场，在A,B两板上端连线的中点Q的正上方，距Q为h=1.25m的P点处有一带正电小球，已知小球的质量m=0.0000005kg,电荷量q=0.000000005C，设A,B板长度无限，g取10m/s^2,求
（1）带正电小球从P点开始静止下落，经过多长时间和金属板相碰
（2）相碰时，距离金属板上端的距离多大

Answer 1

首先，在竖直下落的阶段，只受重力，mgh=1/2mv2 求出v=5m/s;
小球以5m/s的速度进入匀强电场中，在竖直方向上，只受到重力的作用，做自由落体运动；水平方向上受到电场的作用。先考虑水平方向的受力情况：
E=U/d=10000v/m
F=Eq=0.00005N
产生水平方向的加速度为a=F/m=100m/s2
与金属板相碰时走过的距离为d/2，即d/2=1/2at2
t=0.02
距金属板上端的竖直距离为s=vt+1/2gt2=0.102m