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
◎ 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. 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
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
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
由上两式得
得:
以此类推,第2次碰撞后B运动的位移 xB2=(
(3)根据第(2)问的分析,经过n次碰撞后B的速度 vBn= |