题目内容
光滑绝缘的水平地面上方有界空间内存在匀强电场,场强为E,电场宽度为x0,左边界有一固定的绝缘墙壁,如题9图所示,质量为3m和m的A、B两小球静置于地面的同一水平轨道上,电场线与轨道平行,B球处于电场的右边界处,A球距离墙壁为kx0(0<k<1),A、B两球带正电,电量分别为3q和q;今由静止同时释放两球,问(已知所有碰撞机械能均不损失,小球电量不转移,忽略两球的库仑力作用)
(1)A球第一次与墙壁碰时B球的速度大小;
(2)要使A球第一次向右运动过程中就能与B球相碰,求k满足的条件?
(3)若A球第一次向右运动到速度为0时恰与B球相碰,求A、B第一次碰后到第二次碰前两球的最大间距?
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解:(1)在电场内运动时两球的加速度:
…①(1分)
A球第一次与墙壁碰时两球速度相等为v,
………②(2分)
由①②式得
……………… (1分)
(2)A球与墙壁第一次碰后到A、B相遇用时为t,两球加速度为a
有:
………………③(1分)
………………④ (1分)
…………⑤(1分)
…………⑥(2分)
由③④⑤⑥得:
…………(1分)
(3)A球第一次向右运动到速度为0时恰与B球相碰,即![]()
相碰时,B球的速度
…………⑦(1分)
B与A相碰:
…………⑧(1分)
…………⑨(1分)
由⑧⑨得
…………(1分)
当A第二次到墙壁时,两球距离最远;A从碰后到墙壁用时![]()
有
………… ⑩(1分)
得
…………(1分)
A相对B匀速运动:
…………(1分)
得:
…………(1分)