题目内容

在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的直线,如图所示中虚线所示.直线上有两个静止的小球A和B(均可视为质点),两小球的质量均为m,A球带电量为+q,B球不带电.开始时两球相距L,在电场力的作用下,A球开始沿直线运动,并与B球发生正对碰撞,碰撞中A、B两球的总动能无损失.设每次碰撞后A、B两球速度互换,碰撞时,A、B两球间无电荷转移,且不考虑重力及两球间的万有引力,不计碰撞时间,问:
(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?
(2)再经过多长时间A球与B球发生第二次碰撞?
分析:(1)根据牛顿第二定律求出A球的加速度,A球运动位移为L时与B球发生第一次碰撞,由位移公式求出时间.
(2)碰撞后A、B两球速度互换,A球速度变为零,由静止开始做匀加速直线运动,B做匀速直线运动,当位移再次相等时,第二次相遇,由位移关系求解时间.
解答:解:(1)由牛顿第二定律:Eq=ma
    L=
1
2
a
t
2
1

所以t1=
2mL
Eq

(2)设再经t2时间A、B第二次相碰,则xA=xB
而xA=
1
2
a
t
2
2
,xB=vt2,
又v=at1
所以t2=2t1=2
2mL
Eq

答:
(1)A球经过t1=
2mL
Eq
时间与B球发生第一次碰撞.
(2)再经过2
2mL
Eq
时间A球与B球发生第二次碰撞.
点评:本题运用牛顿第二定律和运动学公式结合求解动力学问题,第二问也可以通过作速度图象求解.
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