题目内容
在光滑水平面上静止着A、B两个小球(可视为质点),质量均为m,A球带电荷量为q的正电荷,B球不带电,两球相距为L.从t=0时刻开始,在两小球所在的水平空间内加一范围足够大的匀强电场,电场强度为E,方向与A、B两球的连线平行向右,如图所示.A球在电场力作用下由静止开始沿直线运动,并与B球发生完全弹性碰撞.设两球间碰撞力远大于电场力且作用时间极短,每次碰撞过程中A、B之间没有电荷量转移,且不考虑空气阻力及两球间的万有引力.求:
(1)小球A经多长时间与小球B发生第一次碰撞?
(2)小球A与小球B发生第一次碰撞后瞬间A、B两球的速度大小分别是多少?
(3)第二次碰撞后,又经多长时间发生第三次碰撞?
(1)小球A经多长时间与小球B发生第一次碰撞?
(2)小球A与小球B发生第一次碰撞后瞬间A、B两球的速度大小分别是多少?
(3)第二次碰撞后,又经多长时间发生第三次碰撞?
(1)小球A在电场力的作用下做匀加速直线运动,
L=
at12
a=
解得:t1=
.
(2)小球A与小球B发生完全弹性碰撞,设A球碰前速度为vA1,碰后速度为vA1',B球碰前速度为0,碰后速度为vB1',
m vA1=m vA1'+m vB1'
m vA12=
m vA1′2+
m vB1′2
联立得:vA1'=0
vB1'=vA1
vA1=at1=
所以:vA1'=0,vB1'=
(3)第一次碰撞后,小球A做初速度为0的匀加速直线运动,小球B以 vB1'的速度做匀速直线运动,两小球发生第二次碰撞的条件是:两小球位移相等.
设第二次碰撞A球碰前速度为vA2,碰后速度为vA2',B球碰前速度为vB2,碰后速度为vB2',
vA2=at2=
t2
vB2=vB1'=
.
at22=vB2t2
解得:t2=2
vA2=at2=2
.
m vA2+m vB2=m vA2'+m vB2'
mvA22+
mvB22=
mvA2′2+
mvB2′2
联立得:vA2'=vB2
vB2'=vA2
所以:vA2'=
vB2'=2
第二次碰撞后,小球A做初速度为
的匀加速直线运动,小球B以 vB2'的速度做匀速直线运动,两小球发生第三次碰撞的条件是:两小球位移相等.
设第三次碰撞A球碰前速度为vA3,碰后速度为vA3',B球碰前速度为vB3,碰后速度为vB3',
vB3=vB2'=2
t3+
at32=vB3t3
解得:t3=2
即完成第二次碰撞后,又经t3=2
的时间发生第三次碰撞,该时间不再发生变化.
答:(1)小球A与小球B发生第一次碰撞所需的时间为t1=
.
(2)小球A与小球B发生第一次碰撞后瞬间A、B两球的速度大小分别是0,
.
(3)第二次碰撞后,又经t3=2
发生第三次碰撞.
L=
| 1 |
| 2 |
a=
| qE |
| m |
解得:t1=
|
(2)小球A与小球B发生完全弹性碰撞,设A球碰前速度为vA1,碰后速度为vA1',B球碰前速度为0,碰后速度为vB1',
m vA1=m vA1'+m vB1'
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
联立得:vA1'=0
vB1'=vA1
vA1=at1=
|
所以:vA1'=0,vB1'=
|
(3)第一次碰撞后,小球A做初速度为0的匀加速直线运动,小球B以 vB1'的速度做匀速直线运动,两小球发生第二次碰撞的条件是:两小球位移相等.
设第二次碰撞A球碰前速度为vA2,碰后速度为vA2',B球碰前速度为vB2,碰后速度为vB2',
vA2=at2=
| qE |
| m |
vB2=vB1'=
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| 1 |
| 2 |
解得:t2=2
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m vA2+m vB2=m vA2'+m vB2'
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
联立得:vA2'=vB2
vB2'=vA2
所以:vA2'=
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vB2'=2
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第二次碰撞后,小球A做初速度为
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设第三次碰撞A球碰前速度为vA3,碰后速度为vA3',B球碰前速度为vB3,碰后速度为vB3',
vB3=vB2'=2
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| 1 |
| 2 |
解得:t3=2
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即完成第二次碰撞后,又经t3=2
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答:(1)小球A与小球B发生第一次碰撞所需的时间为t1=
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(2)小球A与小球B发生第一次碰撞后瞬间A、B两球的速度大小分别是0,
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(3)第二次碰撞后,又经t3=2
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练习册系列答案
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在光滑水平面上静止着一个小球
,另一个小球
以某一水平速度与
发生正碰,碰后
球的运动方向与碰前的方向相反,则下列说法正确的是 ( )
| A.碰后 |
| B.在碰撞过程中 |
| C.碰撞后 |
| D.碰撞后 |