如图所示,光滑绝缘杆上套有两个完全相同、质量都是m的金属小球a、b,a带电量为q(q>0),b不带电.M点是ON的中点,且OM=MN=L,整个装置放在与杆平行的匀强电场中.开始时,b静止

◎ 题目

如图所示,光滑绝缘杆上套有两个完全相同、质量都是m的金属小球a、b,a带电量为q(q>0),b不带电.M点是ON的中点,且OM=MN=L,整个装置放在与杆平行的匀强电场中.开始时,b静止在杆上MN之间的某点P处,a从杆上O点以速度v0向右运动,到达M点时速度为3v0/4,再到P点与b球相碰并粘合在一起(碰撞时间极短),运动到N点时速度恰好为零.求:
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)a、b两球碰撞中损失的机械能;
(3)a球碰撞b球前的速度v.
魔方格

◎ 答案

(1)a球从O到M,
由动能定理,则有,WOM=-qEL=
1
2
m(
3
4
v0)2-
1
2
m
v20

解得:E=
7m
v20
32qL

  方向向左  
(2)设碰撞中损失的机械能为△E,对a、b球从O到N的全过程应用能的转化和守恒定律
-qE2L-△E=0-
1
2
mv02

则碰撞中损失的机械能为△E=
1
2
m
v20
-
7
16
m
v20
=
1
16
m
v20

(3)设a与b碰撞前后的速度分别为v、v′,
则 动量守恒定律,mv=2mv’
减少的动能△E=
1
2
mv2
-
1
2
2mv2
=
1
16
m
v20

解得:v=
1
2
v 0

答:(1)电场强度:E=
7m
v20
32qL
和方向向左;
(2)a、b两球碰撞中损失的机械能
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