如图所示,粗糙的水平绝缘轨道与竖直放置的光滑绝缘的圆形轨道平

如图所示,粗糙的水平绝缘轨道与竖直放置的光滑绝缘的圆形轨道平滑连接,处于水平方向的匀强电场中,圆形轨道的最低点有A、B两带电小球,中间压缩一轻弹簧,弹簧与A、B均不连接,已知A、B两球的质量均为m,A、B两球均带正电,电量均为q,A球与水平轨道间的动摩擦因数为,电场强度,圆形轨道半径为R,由静止释放AB后,B恰能做完整的圆周运动。假定A、B球不再碰撞。求:从释放开始到A在水平轨道上运动的速度大小为其被释放时速度大小的一半时所需要的时间。(不计A、B间的静电作用,设弹簧弹力足够大,且作用时间极短)

答案


解析:

根据带电小球B恰能做完整的圆周运动,因,则小球能通过复合场中的最高点P(如图)。

 

设经过轨道上的P点的速度为v,由小球B的重力和电场力的合力提供向心力有:

…………①

在圆周轨道的最低点弹簧将A、B两球向左、右弹开,设弹开时A、B两球的速度大小分别为vAvB,由动量守恒有:,即…………②

小球B从圆周轨道的最低点运动到P的过程中,由动能定理有:…③

由①②③求得:……④

A球向左弹开后在水平面上作匀减速运动,当速度减为0时,由于电场力大于摩擦力0.6mg,将向右匀加速运动,因此,小球A的速度大小减为,有两种情况:一是匀减速过程速度减为,另一情况是向右加速过程速度等于,设相应经历的时间分别为t1、t2

对第一种情况,由动量定理有:………⑤

由④⑤两式得:

对第二种情况,设球A弹开后到速度减为零的时间为,此后再经时间速度增大为,同样由动量定理有:

…………⑥       …………⑦

则所求时间为t2为:…………⑧

由④⑥⑦⑧四式得:

……⑨

相关题目

. John, look at the time. __________ you play the piano at such a late hour ?  
. John, look at the time. __________ you play the piano at such a late hour ?    A. Must         B. Can          C. May           D. Need
人类起源于( )A.猴子B.黑猩猩C.森林古猿D.类人猿  
人类起源于( )A.猴子B.黑猩猩C.森林古猿D.类人猿  
有历史学家发出感慨:“为什么工业化浪潮不是在法国之后
有历史学家发出感慨:“为什么工业化浪潮不是在法国之后穿过地中海而席卷突尼斯、阿尔及利亚呢?是地中海太宽阔了吗?果真如此,那么为什么又
在下列科学研究的过程中,采用的技术手段相似的一组是( )
在下列科学研究的过程中,采用的技术手段相似的一组是( ) ①证明光合作用的过程中,释放的氧气来自于水 ②利用大肠杆菌产生人类胰岛素 ③研究细
下列有关化学符号“H2O”表示的意义,正确的是( ) A.水
下列有关化学符号“H2O”表示的意义,正确的是( ) A.水这种物质B.水由氢原子和氧原子构成C.一个水分子中含有一个氢分子D.水由两个氢元素和
我国历史上第一个统一的多民族的中央集权国家是 A.夏朝 
我国历史上第一个统一的多民族的中央集权国家是 A.夏朝             B.商朝           C.西周             D.秦朝
把小白鼠和青蛙从约25℃的温室中移至5℃的环境中饲养,小
把小白鼠和青蛙从约25℃的温室中移至5℃的环境中饲养,小白鼠和青蛙的耗氧量的变化将是 A.小白鼠减少,青蛙增加                       
在30℃时,50 g水中最多溶解A物质5 g,在60℃时20 g水中最多能溶
在30℃时,50 g水中最多溶解A物质5 g,在60℃时20 g水中最多能溶解B物质10 g,则 ( ) A.A的溶解度比B大    B.B的溶解度比A大 C.二者的溶解度相等          D.

最新题目