如图所示,在一光滑绝缘水平面上,静放着两个可视为质点的小球,两小球质量均为m,相距l,其中A带正电,所带电荷量为q,小球B不带电.若加一水平向右的匀强电场,场强为E,A球

◎ 题目

如图所示,在一光滑绝缘水平面上,静放着两个可视为质点的小球,两小球质量均为m,相距l,其中A带正电,所带电荷量为q,小球B不带电.若加一水平向右的匀强电场,场强为E,A球受到电场力的作用向右运动与B球碰撞.设每次碰撞前后两球交换速度,且碰撞过程无电荷转移.若两小球恰在第三次碰撞时离开电场,求:
(1)小球A在电场中的加速度大小;
(2)小球A在电场中运动的距离.

◎ 答案

(1)由牛顿第二定律得:加速度a=
F
m
=
qE
m

(2)以A为研究对象,由动能定理得:qEL=
1
2
m
v21

解得:两球第一次碰撞前瞬间,A球速度:v1=

2qEL
m
=

2aL

两球第一次碰撞后瞬间,A球速度0,B球速度v1
碰后A做匀加速直线运动,B做匀速直线运动,当它们位移相等时再次发生碰撞,
两球第二次碰撞前瞬间,有v1t1=
1
2
a
t21

解得:t1=
2v1
a

此时A球速度:v2=at1=2v1
两球第二次碰撞后瞬间,A球速度v1,B球速度v2=2v1
两次碰撞之间A的位移S22as2=
v22
-0=4
v21

所以:s2=4L
位移相等,得:v2t2=v1t2+
1
2
a
t22

得:t2=
2v1
a

两次碰撞之间A的位移S3
s3=v1t2+
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