题目内容

质量均为m的两个小物体AB,静止放在足够长的水平面上,相距 L =12.5m。它们跟水平面间的动摩擦因数均为,其中A带电荷量为 q 的正电荷,与水平面的接触是绝缘的,B不带电。现在水平面附近空间加一水平向右的匀强电场,场强A便开始向右运动,并与B发生多次对心碰撞,碰撞过程时间极短,每次碰撞后两物体交换速度,A带电量不变,B始终不带电。g 取10m/s2。试求

(1)AB第1次碰撞后B的速度大小;

(2)AB从第5次碰撞到第6次碰撞过程中B运动的时间;

(3)B运动的总路程。

(1)对A,根据牛顿第二定律 ,解得加速度 1m/s2    

    根据公式  解得AB碰前速度 m/s                             碰撞交换速度,第1次碰后,A的速度为0,B的速度 m/s。           (2)对B,根据牛顿第二定律 ,解得加速度大小m/s2               每次碰后B作匀减速运动,因其加速度大于A的加速度,所以B先停,之后A追上再碰,每次碰后A的速度均为0,然后加速再与B发生下次碰撞。    

第1次碰撞:碰后B运动的时间                  

 第2次碰撞:碰前A的速度为,则

     为第1次碰后B的位移,则

     由以上两式得

      碰后B的速度                                                

       碰后B运动的时间                  

    以此类推,第5次碰撞后B运动的时间

    (3)解法1:经过无数次碰撞,最终AB停在一起;每次碰撞交换速度,说明碰撞过程无机械能损失,设B运动的总路程为x,根据能量守恒

                               

    解得                                                                              解法2:根据第(2)问的分析,经过n次碰撞后B的速度   

    从第1次碰撞到第n次碰撞后B通过的总路程

                     

    所以                                          

    当时,即得B通过的总路程                             

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