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如图所示,匀强电场中沿电场线方向上依次有A、B、C三点,AB=BC=1.4m,质...

如图所示,匀强电场中沿电场线方向上依次有A、B、C三点,AB=BC=1.4m,质量m=0.02kg的带电小球甲以v=20m/s的速度从A点向C点运动,经过B点时速度为3v/4,若在BC之间放一质量也为m的不带电的小球乙,甲和乙碰撞后结为一体,运动到C点时速度恰好为0.若小球所受重力远小于电场力而可以忽略,小球在运动中只受电场力作用.求:
(1)碰撞中的机械能损失△E;
(2)碰撞前甲的即时速度v;
(3)碰撞后运动的距离s.

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(1)(2)小球甲从A到B过程,由动能定理求出电场力qE,再对甲球从A到碰前过程,由动能定理列式求出碰撞前的速度v,碰撞过程,根据动量守恒求得碰后甲乙的共同速度表达式,即可得到碰撞中的机械能损失△E; (3)碰后运动过程,由动能定理求出碰后运动的距离s. 【解析】 (1)甲球从A到B,由动能定理得:; 从A到碰前过程:;   联立上两式得:v=10m/s (2)碰撞过程,根据动量守恒得:mv=2mv1; 则得v1=0.5v=5m/s 碰撞过程中机械能的损失: 代入解得,:△E=0.5J; (3)对于碰后运动过程,由动能定理得:;     代入解得 s=0.4m. 答: (1)碰撞中的机械能损失为0.5J; (2)碰撞前甲的即时速度为10m/s; (3)碰撞后运动的距离为0.4m.
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考点分析:
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a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平;
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;
d.用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L1
e.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2
(1)实验中还应测量的物理量是______
(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是______,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是______
(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?如能,请写出表达式.如果不能,请说明理由.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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