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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)

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