(2004•常州二模)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

1个回答

  • 解题思路:(1)对小球A进行研究,根据牛顿第二定律和运动学的公式求解

    (2)由动量守恒和机械能守恒列出等式求解

    (3)第二次碰撞后,分析物体的运动,由位移关系求解.

    (1)对小球A进行研究,根据牛顿第二定律和运动学的公式有,

    QE=ma①

    L=[1/2]at2

    解①②得t=

    2ml

    QE③

    (2)由动量守恒得,mv=mv1+mv2

    又由碰撞的过程中无机械能损失,得[1/2]mv2=[1/2]mv12+[1/2]mv22,⑤

    其中v1为A碰撞后的速度,v2为B碰撞后的速度

    解④⑤得,v1=0,v2=v ⑥

    又由动能定理,[1/2]mv2=QEL ⑦

    故v1=0,v2=

    2QEL

    m⑧

    (3)由(2)可知,A、B两球碰后速度交换,

    故[1/2]at22=v2t2

    ∴t2=

    2v2

    a,

    第二次碰撞后A球速度为v2,B球速度为v3,所以v3=at2=2v2

    由位移关系得v2t3+[1/2]at32=v3t3

    ∴t3=

    2v2

    a,⑨

    依此类推,得vn-1tn+[1/2]atn2=vntn

    得tn=

    2v2

    a,所以T=

    2v2

    a=2

    2ml

    QE,故间隔相等.

    答:(1)A球经过

    2ml

    QE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v1=0,v2=

    2QEL

    m.

    (3)A、B两球再次不断地碰撞的时间间隔相等.

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题以带电粒子在电场中的运动为核心命题,考查了电场力做功、动量守恒、动能定理和利用数学方法解决物理问题的能力等.解题的难点在于猜测碰撞的时间间隔是否相等,然后利用不完全归纳的方法得出结论.当然还可以利用图象来计算出时间间隔.解决时关键点在于二者碰撞的过程中位移相等.

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