一粒子质量为m,带电量为+q,以初速度V,跟水平方向成45°角斜向上进入匀强电场区域,粒子恰沿直线运动,求这匀强电场场强的最小值,并说明其方向.

问题描述:

一粒子质量为m,带电量为+q,以初速度V,跟水平方向成45°角斜向上进入匀强电场区域,粒子恰沿直线运动,求这匀强电场场强的最小值,并说明其方向.

由题知小球在重力和电场力作用下沿v0方向做直线运动,可知垂直v0方向上合外力为零,建如图所示坐标系,设场强E和v0成Φ角,可得:EqsinΦ-mgcosθ=0得:E=mgcosθqsinφ当Φ=90°时,E最小为:Emin=mgcosθq=2mg2q,...
答案解析:保证微粒仍沿v0方向做直线运动,电场力方向必须垂直于v0方向斜向上时,电场力有最小值,则场强有最小值,根据垂直于v0方向合力为零,求出电场强度的最小值或设场强E和v0成Φ角,根据垂直于速度方向的合力为零,列式得到场强与Φ的关系式,再运用数学知识求出场强E最小时Φ角,从而求出E的最小值.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;电场强度.
知识点:本题关键要根据微粒做直线运动的条件:合力方向与速度方向在同一直线上,运用数学知识求得E最小的条件.再由牛顿第二定律和运动学规律结合求解时间.