题目内容

如图,在直角坐标系xOy内,有一个质量为m,电荷量为+q的电荷从原点O沿x轴正方向以初速度为v0射出,电荷重力不计.现要求该电荷能通过点P(a,-b),试设计在电荷运动的空间范围内加上某种“场”后并运用物理知识求解的一种简单、常规的方案.说明电荷由O到P的运动性质并在图中绘出电荷运动的轨迹;要有必要的运算说明你设计的方案中相关的物理量的表达式(用题设已知条件和有关常数表示)
分析:在空中加上竖直方向的匀强电场,使带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,在x轴方向做匀速直线运动,在y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动.
解答:解:在空间中加一个沿y轴负方向的匀强电场;如图.
x=a=v0t;
y=b=
1
2
?
Eq
m
t2

由上得:E=
2bm
v
2
0
qa2

故所加的匀强电场的电场强度大小为E=
2bm
v
2
0
qa2
,方向沿y轴负方向.
点评:解决本题的关键知道当带电粒子垂直于匀强电场进入,将做类平抛运动,掌握处理类平抛运动的方法.
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