题目内容

如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示.不带电的绝缘小球P2静止在O点.t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的倍,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A,O间距为L0,O、B间距L=.已知=,T=.

(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.

(2)讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞.

(1),  (2)能

解析:(1)P1经t1时间与P2碰撞,则t1=

P1,P2碰撞,设碰后P2速度为v2,由动量守恒

m1v0=m1(v0)+m2v2

解得v2=v0/3(水平向右)

碰撞后小球P1向左运动的最大距离Sm=

又a1==

解得Sm=L0/3

所需时间t2==.

(2)设P1、P2碰撞后又经Δt时间在OB区间内再次发生碰撞,且P1受电场力不变,由运动学公式,以水平向右为正,S1=S2

则-v1Δt+a1Δt2=v2Δt

解得Δt==3T(故P1受电场力不变)

对P2分析S2=v2Δt=v0·=L0<L=

所以假设成立,两球能在OB区间内再次发生碰撞.

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