(2012?汕头一模)如图所示,在光滑绝缘水平面上,不带电的绝缘小球P2静止在O点.带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域.随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度为23v0.从碰撞时刻起在AB区域内加上一个水平向右,电场强度为E0的匀强电场,并且区域外始终不存在电场.P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量为m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距为L=4L03,已知qE0m1=4v023L0.
(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.
(2)判断两球能否在OB区间内再次发生碰撞.
网友回答
【答案】 (1)碰撞后P1以速度v1=23v0向左做匀减速直线运动,设最大距离为s,由运动学公式有
v12=2as ①
v1=at ②
由牛顿第二定律有
q E0=m1a ③
又qE0m1=4v023L0 ④
联立解得
s=16L0 ⑤
所需时间t=L02v0 ⑥
(2)设碰后P2速度为v2,以v0方向为正方向,由动量守恒:
m1v0=m1(?23v0)+m2v2 ⑦
设P1、P2碰撞后又经△t时间在OB区间内能再次发生碰撞,
P1位移为s1,P2位移为s2,由运动学公式,有
s1=?23v0△t+12a△t2 ⑧
s2=v2△t ⑨
s1=s2 ⑩
联立解得
s2=L02<L=4L03 两球能在OB区间内再次发生碰撞.
答:(1)碰撞后小球P1向左运动的最大距离为L06.所需时间为L02v0.
(2)两球能在OB区间内再次发生碰撞.
【问题解析】
(1)碰撞后小球球P1向左做匀减速直线运动,结合牛顿第二定律和速度位移公式和速度时间公式求出最大距离和时间.(2)根据动量守恒定律求出碰后P2速度,P1先做匀减速直线运动到零后返回做匀加速直线运动,抓住两球位移相等求出运动的时间和P2运行的位移,判断P2的位移与L的大小,从而确定两球能否在OB区间再次碰撞. 名师点评 本题考点 动量守恒定律;牛顿第二定律;动能定理的应用. 考点点评 本题综合考查了动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式,综合性较强,关键是理清小球的运动过程,灵活运用运动学公式进行求解.
【本题考点】
动量守恒定律;牛顿第二定律;动能定理的应用. 考点点评 本题综合考查了动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式,综合性较强,关键是理清小球的运动过程,灵活运用运动学公式进行求解.