Question

（15分）真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)中，若將一個(gè)質(zhì)量為、帶正電荷的小球由靜止釋放，小球做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中小球速度與豎直方向夾角為（取，）現(xiàn)將該小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度豎直向上拋出，求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

（1）小球受到的電場(chǎng)力的大小及方向。

（2）小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量。

（3）小球的最小動(dòng)量的大小及方向。

Answer 1

解析：

（1）根據(jù)題設(shè)條件，電場(chǎng)力大小，場(chǎng)力的方向水平向右。

（2）小球沿豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度為：；

沿水平方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為：

小球上升到最高點(diǎn)的時(shí)間，

此過(guò)程小球沿電場(chǎng)方向位移：

電場(chǎng)力做功

小球上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減少。

（3）水平速度，豎直速度，小球的速度

由以上各式得出

解得當(dāng)時(shí)，有最小值

此時(shí)，，

即與電場(chǎng)方向夾角為37°斜向上

小球動(dòng)量的最小值為

最小動(dòng)量的方向與電場(chǎng)方向夾角為37°，斜向上。