如图所示,在xOy平面内存在一电场,一质量为m,带电荷量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0从坐标原点沿与+x方向成θ角射入第一象限区,并从x轴上x1=a的A点离开第一象限区,速度的方向与+x方向也成θ角。若带电粒子在静电力的作用下沿圆弧匀速率从O点运动到A点,已知θ=60°,
求O点电场强度E的大小 和 粒子从O点运动到A点的时间t。
解:做出如图所示的示意图。由几何关系可知,Rsinθ=a/2.
根据库仑力提供向心力,qE=mv0^2/R.
联立得O点电场强度E:E=2mv0^2sinθ/aq.结果E=根号3*mv0^2/aq.
粒子从O点运动到A点的时间t满足:ωt=2θ 又因为Rω=v0
联立可得:t=2θR/v0=aθ/v0sinθ 结果t=2a∏/3根号3*v0.
说明:本问题中电场为点电荷的电场,场源位于圆心处,因此圆弧OA上各点的场强大小相等。