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问题: 物理

如图,在电场强度为E的匀强电场中有两个质量同为m的小球A、B,A球带有电量q>0,B球不带电。开始时A、B静止,A到B的方向恰好与E的方向一致,A、B间距离L,而后A在电场力作用下朝B运动并与B发生弹性碰撞,假设碰撞过程中电荷不会从A转移到B。接着A,B还会一次又一次碰撞。两球第K(K≥1)次碰撞到第K+1次碰撞之间经过的时间T是多少?

解答:

如果电场无限长,AB不断有规律地碰撞,B的速度越来越大总体动能越来越大

A首先匀加速 a=qE/m
第一次碰撞时
A的速度V1=√(2as) =√(2aL) =√(2qEL/m)
根据L=(1/2)at^2 ==>t =√(2ml/qE)
第一次碰撞后,A,B交换速度,
B以V1的速度匀速向右运动,
A马上开始做初速度是0的匀加速运动

显然,A再追上B,碰撞时A的速度是2V1,B的速度V1
第二次碰撞后,A,B交换速度,
B以2V1的速度匀速向右运动,
A马上开始做初速度是V1的匀加速运动


如果以第二次碰撞瞬间B为参照物,则碰撞后
B还是以V1的速度匀速向右运动,
A马上开始做初速度是0的匀加速运动

也就是说,每次碰撞结束,A的速度总是比B小一个V1,A需要再加速2V1才能再追上B,继续发生下次碰撞。

从K≥1开始,碰撞之间经过的时间T都是速度从0加速到2V1的时间 ,T=2√(2ml/qE)