Question

（15分）真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強電場。在電場中，若將一個質量為、帶正電荷的小球由靜止釋放，小球做直線運動，運動中小球速度與豎直方向夾角為（取，）現將該小球從電場中某點以初速度豎直向上拋出，求運動過程中

（1）小球受到的電場力的大小及方向。

（2）小球從拋出點至最高點的電勢能變化量。

（3）小球的最小動量的大小及方向。

Answer 1

解析：

（1）根據題設條件，電場力大小，場力的方向水平向右。

（2）小球沿豎直方向做勻減速運動，速度為：；

沿水平方向做初速度為0的勻加速運動，加速度為：

小球上升到最高點的時間，

此過程小球沿電場方向位移：

電場力做功

小球上升到最高點的過程中，電勢能減少。

（3）水平速度，豎直速度，小球的速度

由以上各式得出

解得當時，有最小值

此時，，

即與電場方向夾角為37°斜向上

小球動量的最小值為

最小動量的方向與電場方向夾角為37°，斜向上。