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试卷云
如图所示,固定在平台上的绝缘轨道由光滑圆弧轨道AB和光滑水平轨道BC组成,处于水平向右的匀强电场中,MC为电场右边界。一质量为3m、带电量为的小球a,从轨道最高点A由静止释放,运动到最低点B与质量为m的绝缘球b(不带电)发生弹性碰撞,a与b碰撞前的向心加速度大小为g。碰撞后,b从平台边缘C点飞出平台,a刚好可以运动到C点。重力加速度大小为g,碰撞过程中电荷不发生转移,圆弧半径,求:
(1)电场强度的大小E;
(2)若重力加速度g取,球b在BC段运动的时间t。
【答案】(1);(2)
【知识点】带电物体(计重力)在匀强电场中的圆周运动、利用动量守恒及能量守恒解决(类)碰撞问题
【详解】(1)由动能定理,可得
根据牛顿第二定律,可得
联立,解得
,
(2)碰撞过程动量守恒、机械能守恒,可得
,
联立,解得
a球由B到C过程,有
b球由B到C过程,有
联立,解得