如图所示,在光滑水平长直轨道上有A、B两个绝缘体,它们之间有一根长为l的轻质软线相连接,其中A的质量为m,B的质量为M=

如图所示,在光滑水平长直轨道上有A、B两个绝缘体,它们之间有一根长为l的轻质软线相连接,其中A的质量为m,B的质量为M=4m,A为带有电荷量为q的正电荷,B不带电,空间存在着方向水平向右的匀强电场,场强大小为E.开始时用外力把A与B靠在一起并保持静止,某时刻撤去外力,A开始向右运动,直到细线绷紧.当细线被绷紧时,两物体将有极短时间的相互作用,而后B开始运动,且细线再次松弛.已知B开始运动时的速度等于线刚绷紧前瞬间A的速度的[1/3].设整个过程中,A的电荷量都保持不变.求(1)细线第一次被绷紧的瞬间,A的速度?
(2)细线第二次被绷紧的瞬间B对地的位移(相对于初始点).
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解题思路:(1)在细线拉紧前,A做匀加速运动,由动能定理可以求出A获得的速度;细线拉紧的瞬间,A、B组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出A的速度.
(2)碰后A做初速度为零的匀加速运动,B做匀速直线运动,如果A与B位移相等时,B的速度大于A的速度,则A、B能再次发生碰撞,否则不能发生碰撞,由运动学公式分析答题.

(1)由动能定理得qEl=[1/2]m
v20
v0=

2qEl
m
设细线第一次绷紧后的瞬间A的速度为v1,B的速度为v2
因细线绷紧过程所用时间极短,电场力的冲量qE△t极小,可以忽略不计,根据动量守恒定律有
mvo=mv1+4mv2
v2=[1/3]v0
解得:v1=-
v0
3
第一次绷紧后A的速度为
v0
3,负号表示速度的方向水平向左.
(2)A又回到第一次绷紧的位置历时
t=

v0
3

Eq
m=
2mv0
3Eq
SB=
v0
3t=
2
mv20
9Eq=[4/9]l<l
∴不会相碰
两者速度相同时,△s=l-SB=[5l/9]
此后再运动t′绷紧:S′B=
V0
3t′
S′A=
V0
3t′+[1/2][Eq/m]t2
S′A-S′B=[4/9]l
解得:t′=

8ml
9Eq,S′B=[4/9]l
∴SB总=SB+S′B=[8/9]l
答:(1)第一次绷紧后A的速度为
v0
3,负号表示速度的方向水平向左,
(2)细线第二次被绷紧的瞬间B对地的位移是[8/9]l

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理.

考点点评: 分析清楚物体的运动过程越运动性质,应用动能定理、动量守恒定律、运动学公式即可正确解题.

1年前

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