问题 问答题

如图所示,长为L的绝缘细线,一端悬于O点,另一端连接带电量为一q的金属小球A,置于水平向右的匀强电场中,小球所受的电场力是其重力的倍,电场范围足够大,在距O点为L的正下方有另一完全相同的不带电的金属小球B置于光滑绝缘水平桌面的最左端,桌面离地距离为H,现将细线向右水平拉直后从静止释放A球。

(1)求A球与B球碰撞前的速度?(小球体积可忽略不计)

(2)若。则B球落地时的速度大小是多少?(不计碰撞过程中机械能损失及小球间库仑力的作用)

答案

(1)        

(2)

(1)如图所示,金属球A由a到b过程做

匀加速直线运动,细绳与水平方向夹角为600

突然绷紧。

由题意   

故电场力和重力的合力:

能定理得 

求得:;           

在b点细绳突然绷紧时,小球只剩下切向速度;

         

球A由bc过程中,细绳的拉力对A球不做功,

由动能定理得

                                                                                                     

解之得:           

(2)A球与B球碰撞动量守恒和机械能不损失有:

解得 =" 1" m/s(即A、B球交换速度);

A球与B球接触过程电荷量守恒有;             

B球由碰后到落地过程中竖直方向做自由落体运动:

                      

 =               

水平方向匀加速直线运动,; 

所以                  

则B球落地速度是       

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