题目

如图所示，在竖直平面内建立xOy直角坐标系，Oy表示竖直向上的方向。已知该平面内存在x负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电核量为2.5×10-4c的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4 kg·m/s的初动量竖直向上抛出，它到达的最高位置为图中的Q点，不计空气阻力，g取10 m/s2。 （1）指出小球带何种电荷。（2）求匀强电场的电场强度大小。（3）求小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能的改变量。 答案：（1）小球带负电。（2）小球在y方向做竖直上抛运动。在x方向做初速为零的匀加速运动，最高点Q的坐标为（1.6m，3.2m），由v02=2gy，代入数据得v0=8m/s。由初动量p=mv0，解得m=0.05 kg又x=at2=，y=gt2，代入数据得E=1×103N/C。（3）上升段时间为t=0.8s，所以全过程时间为t′=2t=1.6 s，x方向发生的位移为x=6.4 m，由于电场力做正功，所以电势能减少，设减少量为ΔE=qEx=1.6 J

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