如图所示：矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域；半径为、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平

题文

（16分）如图所示：矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域；半径为

、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心O为MN的中点，半圆管的一半处于电场中。一带正电的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球可视为质点，质量为

，电量为

，当小球达到B点时，对管壁的压力为

，重力加速度为

，求：



（1）匀强电场的电场强度

；（2）若小球能从矩形框的右边界NP离开电场，矩形区域MNPQ的最小面积

.

题型：未知 难度：其他题型

答案

(1)

 （2）

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解析

(1)设小球从B点滑出时的速度为

_,小球过B点时：

  (2分)
解得：


A到B，由动能定理有：

（2分）
解得：

（ 2分）
(2)小球从B点滑出后，在水平方向做变速直线运动，竖直方向做自由落体运动
水平方向：

（1分）
竖直方向：

（ 1分）
设向左减速时间为

，则有

（ 1分）
小球向左运动的最大距离：

（ 2分）
虚线框MNPQ的最小宽度


设向左减速时间为

，则有


解得

（1分）
小球出电场时，下落的高度

（2分）
虚线框MNPQ高度应满足


故虚线框MNPQ的最小面积

（2分）

考点

据考高分专家说，试题“（16分）如图所示：矩形区域MNPQ内有.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。

匀变速直线运动

定义：
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动，即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。

特点：
a=恒量。

匀变速直线运动规律(基本公式)：
速度公式：v=

位移公式：x=
速度平方公式：
位移公式：x=
速度平方公式：

位移—平均速度关系式：x=

匀变速直线运动的几个重要推论：

1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
   

   匀变速直线运动的几个重要推论：

   1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
      (此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论：S_n＋m－S_n＝
      ，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   2. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   3. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   4. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   5. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝
      。

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