题目内容

【题目】如图所示,在非常高的光滑、绝缘水平高台边缘,静置一个不带电的小金属块B,另有一与B完全相同的带电量为+q的小金属块A以初速度v0向B运动,A、B的质量均为m。A与B相碰撞后,两物块立即粘在一起,并从台上飞出。已知在高台边缘的右面空间中存在水平向左的匀强电场,场强大小E=2mg/q。求:

(1)A、B一起运动过程中距高台边缘的最大水平距离

(2)A、B运动过程的最小速度为多大

(3)从开始到A、B运动到距高台边缘最大水平距离的过程 A损失的机械能为多大?

【答案】(1)由动量守恒定律:mυ0=2mυ……2分

碰后水平方向:qE=2ma…2分

-2aXm=0-υ2…2分

得:……1分

(2)在t时刻,A、B的水平方向的速度为…………………1分

竖直方向的速度为υγ=gt………………………………………………1分

合速度为:……………………………………………2分

解得υ合的最小值:……………………………………3分

(3)碰撞过程中A损失的机械能:………2分

碰后到距高台边缘最大水平距离的过程中A损失的机械能:

…………………………………………………………2分

从开始到A、B运动到距离高台边缘最大水平距离的过程中A损失的机械能为:

……………………………………………………………2分

【解析】

由动量守恒定律列出等式,根据运动学公式求出距高台边缘的最大水平距离;根据运动学公式求出A、B运动过程的最小速度;根据能量守恒定律求出损失的机械能;

解:(1)由动量守恒定律:①

碰后水平方向:②

又:③

设水平方向运动距离得:④

由①②③④解得: ⑤

(2)在t时刻,A、B的水平方向的速度为:⑥

在t时刻,A、B竖直方向的速度为:⑦

合速度为:⑧

由⑥⑦⑧解得的最小值:

(3)碰撞过程中A损失的机械能: ⑨

碰后到距高台边缘最大水平距离的过程中A损失的机械能:⑩

由⑨⑩可知,从开始到A、B运动到距离高台边缘最大水平距离的过程中A损失的机械能为:

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