题目内容

相隔一定距离的AB两球,质量相等,假定它们之间存在恒定的斥力作用.原来两球被按住,处在静止状态.现突然松开两球,同时给A球以速度,使之沿两球连线射向B球,B球初速为零.若两球间的距离从最小值(两球未接触)到刚恢复到原始值所经历的时间为.求B球在斥力作用下的加速度.

解:

m表示每个球的质量,F表示恒定斥力,l表示两球间的原始距离。松开后,A球作初速度为的匀减速运动,B球作初速为零的匀加速运动。设在两球间的距离由l变小到恢复到l的过程中,A球的路程为,B球的路程为;刚恢复到原始长度时,A球的速度为,B球的速度为。由动量守恒定律有:                                ①

由功能关系,得

                        ②

                                     ③

由于初态和末态两球之间的距离相等,故有:   ④

由以上解得:                       ⑤

当两球的速度相等时,距离最小,设此时球的速度为,则由动量守恒定律得

                            ⑥

aB球的加速度,则有:       ⑦

得                                ⑧

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