解题思路:(1)根据牛顿第二定律和运动学公式求出A球与B球碰撞前的速度,抓住质量相等小球发生弹性碰撞,速度交换求出碰后小球A、B的速度.
(2)碰撞后A、B两球交换速度,A球先做匀加速直线运动,碰撞后速度为零,又开始做匀加速直线运动,与B球碰撞后交换速度,以B球的速度做匀加速直线运动.
对于B球,开始静止,碰撞后交换速度,交换速度后做匀速直线运动.
(3)通过牛顿定律结合运动学公式求出第三次碰撞后A、B的速度,结合能量守恒求出电场力做的功.
(4)抓住重力和洛伦兹力平衡,根据速度的变化,得出洛伦兹力的变化,求出磁感应强度关于时间的通项式.
(1)A球的加速度a=[QE/m]
碰前A的速度vA1=
2aL=
2QEL
m,碰前B的速度vB1=0.
A、B碰撞后交换速度,设碰后A、B球速度分别为vA1′、vB1′
vA1′=0vB1′=vA1=
2QEL
m
(2)A、B球发生第一次、第二次、第三次的碰撞时刻分别为t1、t2、t3.
则 t1=
vA1−0
a=
2mL
QE
第一次碰后,经t2-t1时间A、B两球发生第二次碰撞,设碰前瞬间A、B两球速度分别为vA2和vB2
vB1′(t2−t1)=
1
2a(t2−t1)2得:t2=3t1
vA2=a(t2-t1)=2at1=2vA1=2
2QEL
mvB
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 解决本题的关键知道质量相等的小球发生弹性碰撞,速度交换,以及知道两球在整个过程中的运动情况,找出规律,结合牛顿第二定律、能量守恒定律和运动学公式进行求解.