摘要:所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示,不带电的绝缘小球P2静止在O点.t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的倍,P1的质量为m1,带电荷量为q,P2的质量m2=5m1,A.O间距为L0,O.B间距L=.已知,T=. (1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间. (2)讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞. 答案 (1)L0 T(2)能再次发生碰撞 解析 (1)因为T= ① 所以0-T时间内P1做匀速直线运动,T s末恰好到达O点,与P2发生正碰. 假设碰撞后P1向左移动时始终处在匀强电场中,向左运动的最大距离为s,时间为t.根据动能定理得 -qE0s=0-m1(v0)2 ② s=L0<L0 ③ 根据匀变速直线运动的规律知 s=·v0·t ④ t==T<4T ⑤ 由③⑤知,题意假设正确,P1向左运动的最大距离为L0,所需时间为T. (2)设P1.P2碰撞后P2的速度为v,以向右为正方向,根据动量守恒定律得 m1v0=m1(-v0)+5m1v ⑥ 则v=v0 ⑦ 假设两球能在OB区间内再次发生碰撞,设P1.P2从第一次碰撞到再次碰撞的时间为t′ -v0t′+·t′2=v0 t′ ⑧ 则t′==3T<4T ⑨ P1.P2从O点出发到再次碰撞时的位移 s1=v0t′=v­0·=L0<L ⑩ 由⑨⑩知,题意假设正确,即两球在OB区间内能再次发生碰撞.

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