如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上.整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中.现有一质量为m、带

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上.整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中.现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为S处自由释放,并与B球发生碰撞.碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变.已知B球的质量M=3m,弹簧振子的周期T=2π

M
k
(A、B小球均可视为质点).

魔方格

(1)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2
(2)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值.
(3)若A球与B球每次都在B球的初始位置迎面相碰.请你以A球自由释放的瞬间为计时起点,速度方向向右为正方向,求作A球的v-t图线(要求至少画出小球A与B球发生第三次碰撞前的图线,必须写出画图的依据).

◎ 答案

(1)设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0
由动能定理得,qES=
1
2
mv02
                         
解得:v0=

2qES
m
                          
碰撞过程中动量守恒   mv0=mv1+Mv2                             
机械能无损失,有
1
2
mv02=
1
2
mv12+
1
2
Mv22
                            
解得,v1=-
1
2
v0=-
1
2

2qES
m
负号表示方向向左  
v1=v0(舍)
v2=
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