题目内容
在光滑水平面上有质量均为lkg,半径均为5cm的A、B两个小球.如图所示,小球.A从很远处以水平速度v0=2m/s向右正对B球运动,从某时刻两小球间开始有F=2N的恒定引力作用。在经过一段时间后,两球间距缩小4m,从此时刻起,两球间开始有F'=2N的恒定斥力作用。
(1)两球从开始有引力作用到开始有斥力作州经历时间为多少?
(2)为了使两球不相碰,开始有斥力时两球球心间距离应满足什么条件?
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【解析】⑴当有引力作用时,设两球加速度大小分别为
和
,由牛顿第二定律,得
(2分)
再由位移关系:
(2分)解得这段时间
(2分)
(2)设两球开始有斥力作用时的速度大小分别是
、
则
和
,(2分)
A球做匀减速运动,B球先做匀减速运动到速度为零后再反方向加速,两球速度相等之前,两球间的距离一直减小,之后就逐渐变大,如果在两球速度相等之前不相碰,以后就不会相碰。设这段时间为
,共同的速度为v,两球加速度大小仍相同,![]()
取
的方向为正方向
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联立以上方程得:
(2分)
(2分)
不相碰应满足:
(1分)代入数据可得:
(1分)
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