Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球，在P點(diǎn)具有沿PQ方向的初速度v0，為使小球能沿PQ方向運(yùn)動(dòng)，所加的最小勻強(qiáng)電場(chǎng)方向如何？場(chǎng)強(qiáng)大小多大？加上最小的電場(chǎng)后，小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間回到P點(diǎn)？

Answer 1

【答案】垂直于PQ向上,,

【解析】試題分析：球只受重力和電場(chǎng)力．重力的大小方向都不變．為使小球能沿PQ方向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)讓小球所受合力方向沿PQ方向．用三角形定則，由重力向PQ方向作垂線，垂線段最短，最短的力為電場(chǎng)力F．如圖所示．

則電場(chǎng)力

場(chǎng)強(qiáng)大小，

正電荷受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，故場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于PQ方向．

加上最小場(chǎng)強(qiáng)后，由圖可知小球受合力大小為F合=mgsin30°=mg，方向沿QP方向．

根據(jù)牛頓第二定律，故a=g

所以物體作初速度為V0，加速度為g的勻減速運(yùn)動(dòng)．

運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式x=v0t+at2，物體再回到P點(diǎn)時(shí)，位移為零，故有

0=v0t-at2

解得