- 试题详情及答案解析
- 在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有电荷量为Q的点电荷在O点产生的电场E1，第二象限内有水平向右的匀强电场E2，第四象限内有方向水平、大小按图乙变化的电场E3，E3以水平向右为正方向，变化周期
。一质量为m，电荷量为+q的离子从（-x0，x0）点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力。求：
（1）离子刚进入第四象限时的速度；
（2）E2的大小；
（3）当t=
时，离子的速度；
（4）当t=nT时，离子的坐标。- 答案：（1）
；（2）
；（3）
；（4）（
，
）。 - 试题分析：（1）第一象限有在O点的电荷量为Q的点电荷产生的电场，离子以坐标原点O为圆心做半径为
的圆周运动，库仑力提供向心力：
①
解得离子做圆周运动的速度即进入第四象限的速度 ②
（2）离子在第一象限做匀加速直线运动，由动能定理
③
由②③解得第二象限内电场强度 ④
（3）离子进入第四象限做类平抛运动，沿y轴负方向做匀速直线运动，沿x轴正方向做匀加速直线运动，轨迹如图所示。
在
时运动到B点，在B点x轴正方向的分速度：
⑤
此时离子的速度
⑧
（4）根据乙图中场强的变化规律可判断，离子在第四象限中运动时，y方向上做匀速直线运动，x方向上第一个半个周期向右匀加速运动，第二个半周期向右匀减速运动，当
时速度恰减为零，之后重复此运动过程。
每半个周期沿x正方向运动的距离
⑨
t=nT时，离子到坐标原点的距离
⑩
每半个周期沿y负方向运动的距离
⑪
t=nT时，离子到坐标原点的距离
⑫
故当t=nT时离子的坐标（，）
考点：带电粒子在电场中的运动