在光滑絕緣的水平面上,存在平行于水平面向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E.水平面上放置兩個(gè)靜止的小球彳和B(均可看作質(zhì)點(diǎn)),兩小球質(zhì)量均為m,A球帶電荷量為+q,B球不帶電,A、B連線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)平行.開(kāi)始時(shí)兩球相距L,在電場(chǎng)力作用下,A球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(此時(shí)為計(jì)時(shí)零點(diǎn),即t=0),后與B球發(fā)生對(duì)心碰撞,碰撞過(guò)程中A、B兩球總動(dòng)能無(wú)損失.設(shè)在各次碰撞過(guò)程中,A、B兩球間無(wú)電量轉(zhuǎn)移,且不考慮兩球碰撞時(shí)間及兩球間的萬(wàn)有引力.求:
(1)第一次碰撞結(jié)束瞬間A、B兩球的速度各為多大?
(2)從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第三次碰撞這段過(guò)程中,共經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間?
(3)從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第n次碰撞這段過(guò)程中,小球A經(jīng)過(guò)的位移大小為多少?
精英家教網(wǎng)
(1)A球的加速度為a=
qE
m

碰前A的速度為vA1=
2aL
=
2qEL
m
,碰前B的速度為vB1=0由于碰撞過(guò)程中A、B兩球總動(dòng)能無(wú)損失,交換速度,則碰撞后A、B的速度分別
   vA1′=0,vB1′=vA1=
2qEL
m

(2)A、B球發(fā)生第一次、第二次、第三次的碰撞時(shí)間分別為t1、t2、t3
則t1=
vA1-0
a
=
2mL
qE

第一次碰后,經(jīng)t2-t1時(shí)間A、B兩球發(fā)生第二次碰撞,設(shè)碰前瞬間A、B兩球速度為vA2和vB2,則有
   vB1′(t2-t1)=
1
2
a(t2-t1)2

解得,t2=3t1
   vA2=a(t2-t1)=2at1=2vA1=2
2qEL
m

  vB2=vB1′=
2qEL
m

第二次碰后瞬間,A、B兩球速度分別為
vA2′和vB2′,經(jīng)t3-t2時(shí)間A、B兩球發(fā)生碰撞,并設(shè)碰撞前瞬間A、B兩球速度分別vA3和vB3
則vA2′=vB2=
2qEL
m

vB2′=vA2=2
2qEL
m

當(dāng)vB2′(t3-t2)=vA2′(t3-t2)+
1
2
a(t3-t2)2發(fā)生第三次碰撞
解得,t3-t2=t2-t1,t3=5
2qEL
m

(3)從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第1次碰撞這段過(guò)程中,小球A經(jīng)過(guò)的位移為S1=L,由(2)分析知,每次碰撞后A、B小球交換速度,通過(guò)運(yùn)算可知,
從第1次碰撞到即將發(fā)生第2次碰撞這段過(guò)程中,A球經(jīng)過(guò)的位移為S2=4L,
從第2次碰撞到即將發(fā)生第3次碰撞這段過(guò)程中,A球經(jīng)過(guò)的位移為S3=8L,

從第(n-1)次碰撞到即將發(fā)生第n次碰撞這段過(guò)程中,A球經(jīng)過(guò)的位移為Sn=(n-1)4L,
所以,從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第n次碰撞這段過(guò)程中,小球A經(jīng)過(guò)的位移大小為
S=S1+S2+S3+…+Sn=L+4L+8L…+(n-1)4L=【1+2n(n-1)】L
答:
(1)第一次碰撞結(jié)束瞬間A、B兩球的速度分別為0和
2qEL
m

(2)從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第三次碰撞這段過(guò)程中,共經(jīng)過(guò)5
2qEL
m
時(shí)間.
(3)從計(jì)時(shí)零點(diǎn)到即將發(fā)生第n次碰撞這段過(guò)程中,小球A經(jīng)過(guò)的位移大小為【1+2n(n-1)】L.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

在光滑絕緣的水平面上,用長(zhǎng)為2L的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B.A球的帶電量為+2q,B球的帶電量為-3q,組成一帶電系統(tǒng),如圖所示.虛線(xiàn)MP為AB兩球連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn),虛線(xiàn)NQ與MP平行且相距4L.最初A和B分別靜止于虛線(xiàn)MP的兩側(cè),距MP的距離均為L(zhǎng),且A球距虛線(xiàn)NQ的距離為3L.若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn),不計(jì)輕桿的質(zhì)量,在虛線(xiàn)MP,NQ間加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E后,則帶電系統(tǒng)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度第一次為零B球電勢(shì)能的變化量(  )

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在光滑絕緣的水平面上有一個(gè)用一根均勻?qū)w圍成的正方形線(xiàn)框abcd,其邊長(zhǎng)為L(zhǎng),總電阻為R,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊,圖中虛線(xiàn)MN為磁場(chǎng)的左邊界.線(xiàn)框在恒力作用下向右運(yùn)動(dòng),其中ab邊保持與MN平行.當(dāng)線(xiàn)框以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),它恰好做勻速運(yùn)動(dòng),求:
(1)線(xiàn)框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E;
(2)在線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差;
(3)在線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中恒力所做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在光滑絕緣的水平面上固定兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷A和B,O點(diǎn)為AB連線(xiàn)的中點(diǎn),C、D為AB連線(xiàn)上關(guān)于0點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)點(diǎn),且CO=OD=L.一帶正電的可視為點(diǎn)電荷的小球以初速度v.從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn).設(shè)O點(diǎn)的電勢(shì)?0=0,取C點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),向右為x軸的正方向,在下列中關(guān)于小球的電勢(shì)能EP、小球的動(dòng)能EK、電勢(shì)?、電場(chǎng)強(qiáng)度E與小球運(yùn)動(dòng)的位移x變化的圖象,可能正確的是( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在光滑絕緣的水平面上,有一靜止在A點(diǎn)質(zhì)量為m=1×10-3kg、帶正電的小球,現(xiàn)加一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)使小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),靜電力做功為W=0.2J,已知A、B兩點(diǎn)間距離為L(zhǎng)=0.1m,電勢(shì)差為UAB=20V,
(1)判斷勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向;
(2)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大;
(3)求小球的帶電量;
(4)求小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)在光滑絕緣的水平面上有半圓柱形的凹槽ABC,截面半徑為R=0.4m.空間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量m=0.02kg,帶電量q=+l.0×l0-3 C的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0=4m/s從A點(diǎn)水平飛人凹槽,恰好撞在D點(diǎn),D與O的連線(xiàn)與水平方向夾角為θ=53°,重力加速度取g=10m/s2,sin 53°=0.8.cos 53°=0.6,試求:
(1)小球從A點(diǎn)飛到D點(diǎn)所用的時(shí)間t;
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大。
(3)從A點(diǎn)到D點(diǎn)帶電小球電勢(shì)能的變化量.

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