解题思路:保证微粒仍沿v0方向做直线运动,电场力方向必须垂直于v0方向斜向上时,电场力有最小值,则场强有最小值,根据垂直于v0方向合力为零,求出电场强度的最小值或设场强E和v0成Φ角,根据垂直于速度方向的合力为零,列式得到场强与Φ的关系式,再运用数学知识求出场强E最小时Φ角,从而求出E的最小值.
由题知小球在重力和电场力作用下沿v0方向做直线运动,
可知垂直v0方向上合外力为零,建如图所示坐标系,
设场强E和v0成Φ角,
可得:EqsinΦ-mgcosθ=0
得:E=[mgcosθ/qsinφ]
当Φ=90°时,E最小为:Emin=[mgcosθ/q]=
2mg
2q,
其方向与v0垂直斜向上.
答:匀强电场场强的最小值
2mg
2q,其方向与v0垂直斜向上.
点评:
本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;电场强度.
考点点评: 本题关键要根据微粒做直线运动的条件:合力方向与速度方向在同一直线上,运用数学知识求得E最小的条件.再由牛顿第二定律和运动学规律结合求解时间.