如图所示,在第一象限有一匀强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上P点处射入电场,已知OP=L,OQ=23L.不计粒子重力.求:

问题描述:

如图所示,在第一象限有一匀强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上P点处射入电场,已知OP=L,OQ=2

3
L.不计粒子重力.求:

(1)粒子在第一象限中运动的时间.
(2)粒子离开第一象限时速度方向与x轴的夹角.

(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动,x轴正方向做匀速运动.设加速度大小为a,初速度为v0
由类平抛运动的规律得:
  L=

1
2
at2  ①
  2
3
L=v0t ②
又a=
qE
m
  ③
联立①③式得 t=
2mL
qE
,④
(2)设粒子离开第一象限时速度方向与x轴的夹角为θ.则
  tanθ=
at
v0
  ⑤
由②③④⑤得 tanθ=
3
3
,得θ=30°
答:
(1)粒子在第一象限中运动的时间为
2mL
qE

(2)粒子离开第一象限时速度方向与x轴的夹角为30°.