Question

物理问题 请大佬讲解一下 谢谢

电荷为-2.0mC、质量为4.0g的小粒子以350m/s的速度沿+x方向移动。然后粒子进入一个大小为90，000 V/m的电场， 指向-x方向。质点在场内运动60厘米后的速度大约是多少?
(1)420米/秒
(2)260米/秒
(3)350米/秒
(4)390米/秒
(5)290米/秒

Answer 1

这是一个经典的电场和电荷作用力问题。根据粒子在电场中运动的规律，我们可以得到以下解答：
首先，我们可以计算出电荷在电场中受到的电场力：F=qE=(-2.0mC)*(90000V/m)= -180N，其中q为电荷量，E为电场强度。
然后，根据牛顿第二定律，我们可以计算出电荷在电场中所受的加速度：a=F/m=(-180N)/(4.0g)= -45,000m/s^2。
接下来，我们可以使用运动学公式计算电荷在电场中运动60厘米后的速度。根据匀加速直线运动的公式v^2=v0^2+2ax，其中v0为初始速度，x为运动距离，a为加速度，我们可以得到：
v^2=(350m/s)^2+2*(-45,000m/s^2)*(0.6m) ≈ 72.5m^2/s^2
因此，电荷在电场中运动60厘米后的速度约为8.5m/s（保留两位小数）。
仅供参考

Answer 2

首先，将电荷单位从毫库仑转换为库仑：-2.0 mC = -2.0 × 10^-3 C。
然后，将质量单位从克转换为千克：4.0 g = 4.0 × 10^-3 kg。
现在，我们可以计算质点在电场中受到的力：
F = qE = (-2.0 × 10^-3 C)(90000 V/m) = -180 N。
由于电场的方向指向负 x 方向，因此受到的力是负的。
接下来，我们可以使用力学中的动力学公式来计算质点在电场中行进 60 厘米后的速度。假设初始速度为 350 m/s。
我们可以使用动能定理：
ΔK = W，
其中 ΔK 是动能的变化，W 是应用在物体上的总功。
根据动能的定义：K = 1/2 mv^2，我们可以计算初始动能 Ki 和最终动能 Kf：
Ki = 1/2 m(v_i)^2 = 1/2 (4.0 × 10^-3 kg)(350 m/s)^2，
Kf = 1/2 m(v_f)^2。
由于总功 W 等于力 F 乘以位移 d：W = Fd，
我们可以解出最终速度 vf：
Kf - Ki = W，
1/2 m(v_f)^2 - 1/2 m(v_i)^2 = Fd，
1/2 m(v_f)^2 = Fd + 1/2 m(v_i)^2，
(v_f)^2 = (2Fd/m) + (v_i)^2，
v_f = √((2Fd/m) + (v_i)^2)。
将数值代入计算公式，我们可以计算出质点在电场中行进 60 厘米后的速度 vf：
v_f = √((2(-180 N)(0.60 m))/((4.0 × 10^-3 kg))) + (350 m/s)。
根据上述公式，代入数值进行计算：
v_f = √((2(-180 N)(0.60 m))/((4.0 × 10^-3 kg))) + (350 m/s)
计算结果为:
v_f ≈ 299.5 m/s