质量均为m=0.1kg的两个小物体A和B,静止放在足够长的水平面上,相距L=12.5m.它们跟水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2,其中A带电荷量为q=3×10-4C的正电荷,与水平面的接触是

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

质量均为m=0.1kg的两个小物体A和B,静止放在足够长的水平面上,相距L=12.5m.它们跟水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2,其中A带电荷量为q=3×10-4C的正电荷,与水平面的接触是绝缘的,B不带电.现在水平面附近空间加一水平向右的匀强电场,场强E=103 N/C,A便开始向右运动,并与B发生多次对心碰撞,碰撞过程时间极短,碰撞过程中无机械能损失,A带电量不变,B始终不带电,重力加速度g取10m/s2

魔方格

求:
(1)A与B第1次碰撞后B的速度大小;
(2)A与B从第2次碰撞到第3次碰撞过程中B运动的位移;
(3)整个运动过程中A、B同水平面摩擦产生热量的总和.

◎ 答案

(1)对A,根据牛顿第二定律 Eq-μmg=maA
解得加速度 aA=1m/s2
根据公式
v2A1
=2aAL,解得A与B碰前速度 vA1=5m/s
碰撞交换速度,第1次碰后,A的速度为0,B的速度 vB1=vA1=5m/s.
(2)对B,根据牛顿第二定律 μmg=maB,解得加速度大小aB=2m/s2
每次碰后B作匀减速运动,因其加速度大于A的加速度,所以B先停,之后A追上再碰,每次碰后A的速度均为0,然后加速再与B发生下次碰撞.
第1次碰撞:xB1为第1次碰后B的位移,则 
v2B1
=
v2A1
=2aBxB1
解得,碰后B运动的位移为xB1=6.25m
第2次碰撞:碰撞前A的速度为vA2,则
v2A2
=2aAxB1
由上两式得
 
v2A2
v2A1
=
aA
aB
=
1
2

得:
xA2
L
=
xB1
L
=
v2A2
v2A1
=
aA
aB
=
1
2

以此类推,第2次碰撞后B运动的位移
xB2=(
aA
aB
2L=3.125m.
(3)根据第(2)问的分析,经过n次碰撞后B的速度 vBn=
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