Question

(16分)如图10所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳与竖直方向的夹角θ＝53°，绳长为l，B、C、D到O点的距离均为l，BD水平，OC竖直．BO＝CO＝DO＝l.

(1)将小球移到B点，给小球一竖直向下的初速度v_B，小球                  

到达悬点正下方C点时绳中拉力恰等于小球重力，求v_B的大小．

(2)当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，求：小球首次经过悬点O正下方时的速率．(计算结果可带根号，取sin53°＝0.8)

 

Answer 1

【答案】

(1) 　(2)

【解析】(1)小球由B点到C点的过程中

(mg－Eq)l＝mv_C²－mv_B²

由在C点绳中的拉力恰等于小球重力知

F_C－mg＝m，则v_C＝0

由在A点小球处于平衡知：

Eq＝mgtan53°＝mg，

所以v_B＝.

(2)小球由D点静止释放后沿与竖直方向夹角θ＝53°的方向做匀加速直线运动，直至运

动到O点正下方的P点，OP距离h＝lcot53°＝l.

在此过程中，绳中张力始终为零，故此过程中的加速度a和位移x分别为a＝＝g，x

＝＝l，所以小球到达悬点正下方时的速率v＝＝.