题目内容

 如图所示,在光滑绝缘的水平面上,存在平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E=1.0×105N/C。水平面上放置两个静止的小球A和B(均可看作质点),两小球质量均为m=0.10 kg,A球带电量为Q=+1.0×10-5C,B球不带电,A、B连线与电场线平行。开始时两球相距L=5.0 cm,在电场力作用下,A球开始运动(此时为计时零点,即t=0),后与B球发生对心碰撞,碰撞过程中A、B两球总动能无损失,碰后两球交换速度。设在各次碰撞过程中,A、B两球间无电量转移,且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力。求:

(1)第一次碰撞结束瞬间B球的速度为多大?从A球开始运动到发生第一次碰撞所经历的时间是多少?  

(2)分别在下面坐标系中,用实线作出A、B两球从计时零点开始到即将发生第三次碰撞这段时间内的v-t图象。要求写出必要的演算推理过程。  

 

  

 

 

 

 

 

 

 ⑴A球的加速度为=10 m/s2---------(1分)

第一次碰撞前A的速度为=1 m/s------------(1分)  

第一次碰撞后A的速度为=0

第一次碰撞后B的速度为=1 m/s--------------(1分)  

从开始计时到第一次碰撞时间为=0.1 s---------(1分)

⑵第一次碰撞后,A球做初速度为0、加速度为a的匀加速运动,B球做速度为的匀速直线运动。设在t2时刻发生第二次碰撞,由两次碰撞之间两球位移相等得

----------------------------(2分)

代入数据解得t2=3t1=0.3s-------------------------(1分)

设第二次碰撞前时间A、B两球速度分别为和,则

=2m/s--------(1分)      =1m/s----------(1分)

设第二次碰撞后瞬间A、B两球速度分别为和,由碰撞后交换速度可得

=1m/s        =2m/s----------(1分)  

设t3时刻发生第三次碰撞,由两球位移相等有

--------------(2分)  

解得 t3=0.5s------------(1分)

设第三次碰撞前瞬间A、B两球速度分别为和,则


=3m/s-------(1分)     =2m/s--------(1分)

这段过程的υ-t图象如下图所示。---------------(4分)

 

 

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