光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的质量为4m的L形滑板(平面部分足够长)。距离滑板A壁L1的B处放有一质量m,带正电量q的小物体,小物体与板面的间摩擦不计。整个装置处于场强为E的匀强电场中,最初滑板与物体都静止。释放小物体后,在电场力作用下向右运动,并与滑板A壁发生弹性碰撞。求:
(1)小物体第一次与滑板A壁碰撞前、后的速度v1和v1ˊ;
(2)小物体第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔∆T;
(3)物体从开始释放到第二次碰撞前,电场力对物体做功。(设所有碰撞经历时间都极短)
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)滑块在电场力的作用下向左做匀加速运动,根据动能定理,有:
解得:
B与A碰撞的过程中二者组成的系统在水平方向的动量守恒,选取向右为正方向,则有:
弹性碰撞的过程中机械能守恒得
,
(2)整理弹性碰撞方程得:
则
即碰撞后B相对于A以v1的速度被反弹回去,碰后以滑板A为参考物,B向左做初速v1,加速度 的匀减速直线运动。当位移x=0,A、B发生第二次碰撞
解得:
(3)位移
x1=L1
第一次到第二次碰撞过程中,
所以
(1)小物体第一次与滑板A壁碰撞前、后的速度v1和v1ˊ;
(2)小物体第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔∆T;
(3)物体从开始释放到第二次碰撞前,电场力对物体做功。(设所有碰撞经历时间都极短)
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)滑块在电场力的作用下向左做匀加速运动,根据动能定理,有:
解得:
B与A碰撞的过程中二者组成的系统在水平方向的动量守恒,选取向右为正方向,则有:
弹性碰撞的过程中机械能守恒得
,
(2)整理弹性碰撞方程得:
则
即碰撞后B相对于A以v1的速度被反弹回去,碰后以滑板A为参考物,B向左做初速v1,加速度 的匀减速直线运动。当位移x=0,A、B发生第二次碰撞
解得:
(3)位移
x1=L1
第一次到第二次碰撞过程中,
所以