质量为m,带电荷量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出,如图所示,微粒在运动过程中所受的阻力大小恒为f.

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  • 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.

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