解题思路:(1)小球在电场中受到重力和水平向左的电场力,根据运动的分解法可知,水平方向做匀减速运动,竖直方向做自由落体运动,由牛顿第二定律和运动学公式研究水平方向,可求出场强E,即可求出电势差.(2)水平方向和竖直方向两个分运动具有等时性,由运动学公式分别研究水平和竖直两个方向,得到v0与时间的关系,求出时间,即可求出高度.(3)小球与地面碰撞后做斜上抛运动,由水平距离2L,由运动学公式求出碰撞后小球的速率,由(2)求出碰撞前的速率,即可求解.
(1)小球在电场中受到重力和水平向左的电场力,水平方向做做匀减速运动,竖直方向做自由落体运动,则有
水平方向:a=[qE/m],
v20=2aL
联立得到:E=
m
v20
2qL
故A与O间的电势差为:UAO=EL=
m
v20
2q
(2)水平方向:L=
v0t
2,得t=[2L
v0
竖直方向:h=
1/2gt2
联立解得:h=
2gL2
v20]
(3)小球落地前瞬间的速率为:vA=gt=g•
2L
v0=[2gL
v0,
小球落地后,水平方向有:2L=
1/2a(2t′)2=
1
2•
v20
2L](2t′2),得:t′=
2L
v0
碰撞后瞬间小球的速率为:vA′=gt′=
2gL
v0
则碰撞中损失的动能与碰前动能的比值为:[△E
Ek=
1/2m
v2A−
1
2mvA′2
1
2m
v2A]=[1/2]
答:(1)小球落地点A与抛出点O之间的电势差为
m
v20
2q.
(2)小球下落时的高度为
2gL2
v20.
(3)碰撞中损失的动能与碰前动能的比值1:2.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;运动的合成和分解.
考点点评: 本题小球在电场和重力场的复合场中运动,由于受到两个恒力作用,运用运动的分解法研究是常用的方法.