Question

【题目】如图所示，一质量为、电荷量为的小球在竖直平面内电场强度大小为的匀强电场中以初速度沿直线做匀变速运动。已知与水平面间的夹角为，重力加速度为，小球在初始位置的电势能为零。

(1)求电场强度的最小值；

(2)若场强，求小球上升的最大高度和小球电势能的最大值。

Answer 1

【答案】(1)；(2)，

【解析】

(1)以小球为研究对象进行受力分析，因小球沿直线做匀变速运动，所以合力方向与直线共线，则由力的合成可知，当电场力与运动方向垂直时，电场力最小，即

解得

(2)场强，则有

对小球进行受力分析，因为合力与重力的夹角为，则电场方向与重力方向的夹角为，电场力与重力的合力大小为，即小球的加速度大小为，即小球的最大位移为

小球上升的最大高度为

小球从初始位置运动到最高点的过程中，电场力做功为

因为小球在初始位置的电势能为零，所以小球到达最高点时电势能最大，即

联立解得