Question

如圖所示，在高H=2.5m的光滑、絕緣水平高臺邊緣，靜置一個小物塊B，另一帶電小物塊A以初速度v₀=10.0m/s向B運動，A、B 的質量均為m=1.0×10^-3kg。A與B相碰撞后，兩物塊立即粘在一起，并從臺上飛出后落在水平地面上。落地點距高臺邊緣的水平距離L=5.0m.已知此空間中存在方向豎直向上的勻強電場，場強大小E=1.0×10³N/C（圖中未畫出）假設A在滑行過程和碰撞過程中電量保持不變，不計空氣阻力，g=10m/s²。求：

（1）A、B碰撞過程中損失的機械能。
（2）試說明A帶電的電性，并求出其所帶電荷q的大小。
（3）在A、B的飛行過程中，電場力對它做的功。

Answer 1

(1)2.5×J；（2）正電，C；（3）-2.5×J

試題分析: 對于A、B碰撞過程，由動量守恒得：
m=2mV
解得  V=5m/s
故A、B碰撞過程中損失的機械能為△E=m-(2m) =2.5×J
碰后A、B從臺上飛出后做類平拋運動，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做初速度為零的勻加速運動，則  x=vt 解得：t=1s
由H＝a 得a=5m/s²＜g，故A應帶正電．
根據牛頓第二定律得  2mg-qE=2ma
得 q==C
在A、B飛行過程中，電場力做負功，則W=-qEH=-××2.5J=-2.5×J