Question

（15分）真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为、带正电荷的小球由静止释放，小球做直线运动，运动中小球速度与竖直方向夹角为（取，）现将该小球从电场中某点以初速度竖直向上抛出，求运动过程中

（1）小球受到的电场力的大小及方向。

（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量。

（3）小球的最小动量的大小及方向。

Answer 1

解析：

（1）根据题设条件，电场力大小，场力的方向水平向右。

（2）小球沿竖直方向做匀减速运动，速度为：；

沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为：

小球上升到最高点的时间，

此过程小球沿电场方向位移：

电场力做功

小球上升到最高点的过程中，电势能减少。

（3）水平速度，竖直速度，小球的速度

由以上各式得出

解得当时，有最小值

此时，，

即与电场方向夹角为37°斜向上

小球动量的最小值为

最小动量的方向与电场方向夹角为37°，斜向上。