物理题碰撞问题
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电...
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为S处自由释放,并与B球发生碰撞。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球的质量M=3m,B球被碰后作周期性运动,其运动周期T=2πM/k(A、B小球均可视为质点)。
(1)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度V1和B球的速度V2;
(2)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值。
第二步中为什么要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的(n+1/2)T?
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(1)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度V1和B球的速度V2;
(2)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值。
第二步中为什么要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的(n+1/2)T?
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修改:运动周期应为 2π根号(M/k)
1)碰撞前,动能定理:二分之一mv0^2=EqS 求出A球碰撞前速度v0=根号(2EqS/m)
因为碰撞无能量损失,由动能、动量定理得:
二分之一mv0^2=二分之一mV1^2+二分之一MV2^2
mv0=mV1+MV2
解得:V1=-二分之一v0=-0.5根号(2EqS/m)
V2=二分之一v0=0.5根号(2EqS/m) (都以右为正方向)
2)对于lz的问题:
因为要满足在同样的地方进行第2次迎面碰撞,所以B球运动的周期应为(n+0.5)T,n属于自然数,此时间即为A球再次回到碰撞点的时间
∴必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的(n+1/2)T
1)碰撞前,动能定理:二分之一mv0^2=EqS 求出A球碰撞前速度v0=根号(2EqS/m)
因为碰撞无能量损失,由动能、动量定理得:
二分之一mv0^2=二分之一mV1^2+二分之一MV2^2
mv0=mV1+MV2
解得:V1=-二分之一v0=-0.5根号(2EqS/m)
V2=二分之一v0=0.5根号(2EqS/m) (都以右为正方向)
2)对于lz的问题:
因为要满足在同样的地方进行第2次迎面碰撞,所以B球运动的周期应为(n+0.5)T,n属于自然数,此时间即为A球再次回到碰撞点的时间
∴必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的(n+1/2)T
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