题目内容

质量为m、带电量为+q的小物体在O点以初速度v0沿与水平方向成30°角方向射出,如图所示。物体在运动过程中,除重力外,还受到方向始终与初速度v0方向相反的力F的作用。

   (1)若F=mg,要使物体保持v0做匀速直线运动,可在某一方向加上一定大小的匀强电场,求此电场强度的大小和方向。

   (2)若F=2mg,且电场强度与第(1)小题中的场强大小相同,仍要使物体沿v0方向做直线运动,那么该电场强度的可能方向如何?求出物体沿入射方向的最大位移和回到O点的最短时间,以及回到O点的速度。

(1)设所加场强E的方向与角,如图所示,则

                               

                        

    且

    得

(2)设场强E与,要使物体做直线运动只须

                        

 

 
1)当时,物体的加速度最小,沿方向的位移最大,受力如图所示。

    由牛顿第二定律,有

           

                                                  

    又

    可得                                           

2)当时,物体的加速度最大,回到O点时的时间最短,受力如图所示。由牛顿第二定律,有

          

                                            

    又,可得

    回到O点的最短时间                    

    回到O点的速度                

    负号表示与反向                   

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