如图所示,在水平向左足够大的匀强电场中,一带电小球用绝缘轻绳悬于O点,平衡时小球位于A点,此时绳与竖直方向的夹角θ=53°,已知绳长l,B、C、D到O点的距离均为l,BD水平,OC竖直.
(1)将小球移到B点,给小球一竖直向下的初速度vB,小球到达悬点正下方时绳中拉力恰等于小球重力,求vB.
(2)将小球移到D点,给小球一斜向右上方的初速度v0,初速度vD的方向与水平方向的夹角为53°,球恰好能经过B点.求小球在D点时初速度vD的大小.(取sin53°=0.8,cos53°=0.6)

(1)小球由B点运动到C点的过程中,由动能定理有:
mgl-qEl=
mvc2-1 2
mvB2 ①1 2
在C点,设绳中张力为F,则有:
Fc-mg=m
②vc2 l
因Fc=mg,故vc=0 ③
又由小球能平衡于A点得,qE=mgtan53°=
mg ④4 3
所以vB=
=2gl 3 1 3
⑤6gl
(2)小球在D点受力如图.
合力F=
=(mg)2+(qE)2
mg ⑥5 3
tanα=
=mg qE
所以α=37° ⑦3 4
则vD与F方向垂直,小球做类平抛运动,建立如图所示的坐标系,则
x方向:2lcos53°=vDt ⑧
y方向:2lsin53°=
?1 2
?t2⑨F m
由⑧⑨得,vD=
.3gl 2
答:(1)vB的大小为1 3
.6gl
(2)小球在D点时初速度vD的大小为vD=
.3gl 2