题目内容

如图所示，长为2L的板面光滑且不导电的平板小车C放在光滑水平面上，车的右端有档板，车的质量mC=4m．今在静止的平板车的左端放一个带电量为+q．质量为m的物块A，在中间位置放一个绝缘物体B，质量为mB=2m．在整个空间加上一个水平方向的匀强电场时，金属块A由静止开始向右运动，并以速度v0与B发生碰撞，碰后A以
v04
的速度反弹回来，B以一定速度沿平板向右运动与C车的档板相碰．碰后小车的速度等于碰前物块B速度的一半．物块A．B均视为质点，A．B相碰时的相互作用力远大于电场力，A和B碰撞时所带电荷量不变．求：
（1）匀强电场的场强大小和方向．
（2）若A第二次与B相碰，判断是在B与C相碰之前还是相碰之后？
（3）A从第一次与B相碰到第二次与B相碰的这段时间内，电场力对A做的功．
分析：（1）物体A与B碰撞前受重力、电场力和支持力，根据动能定理列式可以求出电场强度的大小和方向；
（2）对于物体A、B的第一次碰撞过程，动量守恒，求出碰撞后各自的速度，此后B做匀速运动，A做先减速向左后向右加速运动，根据运动学公式列式判断即可；
（3）先根据运动学公式求解出物体A运动的总位移，然后根据功的定义列式求解．
解答：解：（1）由动能定理，得到qEL=
1
2
m
v
2
0
，解得E=
m
v
2
0
2qL
，因而电场力向右且带正电，电场方向向右
即匀强电场的场强大小为
m
v
2
0
2qL
，方向水平向右．
（2判断A第二次与B相碰是在BC碰后还是碰前，只需要判断A、B两物体从第一次相碰位置到C处过程的平均速度大小即可；
物体A、B的第一次碰撞过程，动量守恒，由动量守恒定律得到
mv0=m(-
v0
4
)+2mv1
解得第一次碰后B的速度为v1=
5
8
v，设物体A到C处速度为v0′，由动能定理，得
qEL=
1
2
m
v′
2
0
-
1
2
m(
v0
4
)2，解得v′
 
0
=
17
v
4
，则A从第一次相碰位置到C的平均速度为
17
v
4
-
v
4
2
=
(
17
-1)v
8
＜
5
8
v
故A与B第二次相碰是在B与C相碰后．
（3）物体B与物体C相碰，根据动量守恒定律，有
2m?v1=2m?v′1+4m?
v1
2

解得
v′1=0，即物体B碰撞后停下不动，故A从第一次相碰到第二次与B相碰这个过程电场力位移为L
所以电场力做功为W=qEL=
1
2
m
v
2
0

即A从第一次与B相碰到第二次与B相碰的这段时间内，电场力对A做的功为
1
2
m
v
2
0
．
点评：本题关键是分析清楚各个物体的运动情况，然后动量守恒定律、动能定理和运动学公式多次列式分析求解．
练习册系列答案
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如图所示，长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为m1，B球质量为m2，过杆的中点O有一水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直平面内转动．当转动到竖直位置且A球在上端，B球在下端时杆的角速度为ω，此时杆对转轴的作用力为零，则A、B两小球的质量之比为（　　）
如图所示，长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为m1，B球质量为m2，且m1＞m2，过杆的中点O有一水平光滑固定轴，杆可在不同的初始条件下绕轴在竖直平面内转动．下列说法中正确的是（　　）
（2005?深圳一模）如图所示，长为2L的板面光滑且不导电的平板小车C放在光滑水平面上，车的右端有挡板，车的质量mC=4m．今在静止的平板车的左端放一个带电荷量为+q、质量为mA=m的金属块A，另将一绝缘小物块B放在平板车的中央，物块B的质量mB=2m．在整个空间加上一个水平方向的匀强电场时，金属块A由静止开始向右运动，A以速度v0与B发生碰撞，碰后A以v0/4的速度反弹回来，B以一定速度沿平板向右运动与C车的挡板相碰．碰后小车的速度等于碰前物块B速度的一半．物块A、B均视为质点，A、B相碰时的相互作用力远大于电场力．求：
（1）匀强电场的场强大小和方向；
（2）若A第二次和B相碰，判断是在B与C相碰之前还是相碰之后？
（3）A从第一次与B相碰到第二次与B相碰的这段时间内，电场力对A做的功．

如图所示，长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为m1，B球质量为m2，过杆的中点O有一水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直平面内转动。当转动到竖直位置且A球在上端，B球在下端时杆的角速度为ω，此时杆对转轴的作用力为零，则A、B两小球的质量之比为（      ）

A．1：1                     B.(Lω2+2g): (Lω2-2g)

C. (Lω2-g): (Lω2+g)            D.(Lω2+g): (Lω2-g)

 

 

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