解题思路:(1)当合力的方向与速度的方向在同一条直线上时,粒子做直线运动,抓住电场力和重力的合力与速度方向在同一条直线上,根据平行四边形定则求出电场力的最小值,从而确定电场强度的最小值和方向.
(2)根据牛顿第二定律求出加速度的大小,通过速度位移公式求出粒子减速运动的位移,对全过程运用动能定理求出粒子回到O点的速度.
(1)当场强方向与v0垂直且向左上方时,电场强度最小,如图所示.
qE=mgcosθ
所以E=[mgcosθ/q],
(2)由牛顿第二定律得,[mg/sinθ+f=ma,解得a=
g
sinθ+
f
m].
粒子做减速运动的位移x=
v02
2a=
v02
2(
g
sinθ+
f
m)
对往返全过程运用动能定理得,
−2fx=
1
2mv2−
1
2mv02,
解得v=v0
mg−fsinθ
mg+fsinθ.
答:(1)所加最小匀强电场场强的大小为[mgcosθ/q],方向与v0垂直且向左上方.
(2)粒子回到O点时速度大小为v0
mg−fsinθ
mg+fsinθ.
点评:
本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.
考点点评: 本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理和运动学公式,综合性较强,知道粒子做直线运动的条件.