题目内容
如图所示,在足够大的光滑绝缘水平面上有两个质量均为m、相距为L的小球A和B均处于静止,小球A带+q的电量,小球B不带电。若沿水平向右的方向加一大小为E的匀强电场,A球将受力而运动,并与B球发生完全弹性碰撞(碰撞时间极短),碰后两球速度交换,若碰撞过程中无电荷转移,求:(1)A与B第一次碰后瞬时B球的速率?
(2)从A开始运动到两球第二次相碰经历多长时间?
(3)两球从第n次碰撞到第n+1次碰撞时间内A球所通过的路程?
(20分)解:(1)(6分)对A由动能定理:
(1) (3分)解得
;A与B相碰后速度交换。故第一次相碰后,A速度为零;B速度为
(2) (3分)(2)(6分)从A开始运动到碰第一次历时t1=
设第二次碰前A速为
,从第一次碰后到第二次碰前历时t2对A、由动能定理:
(3) (2分)
(4) (2分)由(3)、(4)两式得:
故两球第二次碰时经历的时间为:
(5) (2分)(3)(8分)由(3)(4)两式解得:
此时B的速度为
第二次碰后速度再交换。由速度图像也可得到第三次碰前A速度
(6) (2分)此时B的速度为
(7) (1分)依此类推第n次碰前A速度为:
(8) (1分)故第n次与第n+1次碰撞经历时间为:
(9) (2分) 第n次碰后B以速度
匀速运动,故该时间内A通过的路程为:
(10) (2分)
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