在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示,几何线上有两个静止的小球A和B(均可看做质点),两小球的质量均为m,A球带电荷量+Q,B球不带电,开

◎ 题目

在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示,几何线上有两个静止的小球AB(均可看做质点),两小球的质量均为mA球带电荷量+QB球不带电,开始时两球相距L,在电场力的作用下,A球开始沿直线运动,并与B球发生对碰撞,碰撞中A、B两球的总动能无损失,设在各次碰撞过程中,A、B两球间无电量转移,且不考虑重力及两球间的万有引力,问:
(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?
(2)第一次碰撞后,A、B两球的速度各为多大?
(3)试问在以后A、B两球有再次不断地碰撞的时间吗?如果相
等,请计算该时间间隔T,如果不相等,请说明理由.

◎ 答案

(1) ;(2 )  ,  ;(3)

◎ 解析

(1)A球在电场力的作用下做匀加速直线运动,则:
由牛顿第二定律有:    ①                (2分)
由运动学有: ②(1分) 解之得 ③(1分)
(2 ) A球与B球碰撞前瞬间的速度: ④    (2分)
A球与B球碰撞,动量守恒,则: ⑤   (2分)
根据题意,总能量不损失,则:  (3分)
联立解得:  ,         ⑥     (2分)
(3)取B球为参考系,A、B碰撞后,A球以向左做匀减速直线运动,经时间t后,速度减为零,同时与B球相距L,然后A球向右做匀加速直线运动,又经过时间t后,速度增为,与B球发生第二次碰撞;(2分)
同理可证,每次总能量无损失的碰撞均为互换速度,则以后第三、四次碰撞情况可看成与第二次碰撞的情况重复,以此类推可知A、B两球不断碰撞的时间间隔相等,均为:
(2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示,几何线上有两个静止的小球A和B(均可看做质点),两小球的质量均为m,A球带电荷量+Q,B球不带电,开…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的加速】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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