在光滑绝缘的水平台面上,存在平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E.水平台面上放置两个静止的小球A和B(均可看作质点),两小球质量均为m,A球带电荷量为+Q,B球不带电,
◎ 题目
在光滑绝缘的水平台面上,存在平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E.水平台面上放置两个静止的小球A和B(均可看作质点),两小球质量均为m,A球带电荷量为+Q,B球不带电,A、B连线与电场线平行.开始时两球相距L,在电场力作用下,A球开始运动(此时为计时零点,即t=0),后与B球发生对心碰撞,碰撞过程中A、B两球总动能无损失.设在各次碰撞过程中,A、B两球间无电量转移,且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力. (1)第一次碰撞结束瞬间A、B两球的速度各为多大? (2)分别在甲、乙坐标系中,用实线作出A、B两球从计时零点到即将发生第三次碰撞这段过程中的v-t图象.要求写出必要的演算推理过程. (3)从计时零点到即将发生第三次碰撞这段过程中电场力共做了多少功? (4)若要求A在运动过程中对桌面始终无压力且刚好不离开水平桌面(v=0时刻除外),可以在水平面内加一与电场正交的磁场.请写出磁场B(t)与时间t的函数关系.(不考虑相对论效应) |
◎ 答案
(1)A球的加速度a=
碰前A的速度vA1=
A、B碰撞后交换速度,设碰后A、B球速度分别为vA1′、vB1′ vA1′=0 vB1′=vA1=
(2)A、B球发生第一次、第二次、第三次的碰撞时刻分别为t1、t2、t3. 则 t1=
第一次碰后,经t2-t1时间A、B两球发生第二次碰撞,设碰前瞬间A、B两球速度分别为vA2和vB2 vB1′(t2-t1)=
vA2=a(t2-t1)=2at1=2vA1=2 |