题目内容

【题目】如图所示,一个质量为m、带电荷量为+q的粒子在O点以初速度v0沿与水平方向夹角为θ的方向射出,粒子在运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff,如果在某方向上加一定大小的匀强电场,粒子可沿初速度方向做直线运动.

(1)求所加匀强电场的电场强度的最小值及方向;

(2)若加上水平方向的匀强电场,经过一段时间后粒子又回到了O点,求粒子回到O点时的速度大小.

【答案】(1),方向与v0垂直且斜向左上方 (2)

【解析】

(1)当场强方向与v0垂直且斜向左上方时,即电场力在垂直速度方向上与重力的分力抵消时,电场强度最小,如图,则有:qE=mgcosθ

所以

(2)若电场方向水平向左,垂直速度方向有qEsinθ=mgcosθ

沿速度方向,由牛顿第二定律得qEcosθ+mgsinθ+Ff=ma,

解得

粒子做减速运动的位移

对往返全过程,由动能定理得

解得

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