Question

如圖所示，固定的光滑水平絕緣軌道與豎直放置的光滑絕緣的圓形軌道平滑連接，圓形軌道處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，圓形軌道的最低點(diǎn)有A、B、C、D四個小球，已知，A球帶正電，電量為q，其余小球均不帶電．電場強(qiáng)度，圓形軌道半徑為R=0.2m．小球C、D與處于原長的輕彈簧2連接，小球A、B中間壓縮一輕且短的彈簧，輕彈簧與A、B均不連接，由靜止釋放A、B后，A恰能做完整的圓周運(yùn)動．B被彈開后與C小球碰撞且粘連在一起，設(shè)碰撞時間極短． g取10m/s²，求：

(1) A球剛離開彈簧時，速度為多少

(2) 彈簧2最大彈性勢能．

Answer 1

（1）（2）E_{P m}=

解析:

(1) 根據(jù)帶電小球A恰能做完整的圓周運(yùn)動，因，則小球能通過復(fù)合場中的最高點(diǎn)P（如圖）設(shè)經(jīng)過軌道上的P點(diǎn)的速度為v，由小球A的重力和電場力的合力提供向心力有：

…………①

在圓周軌道的最低點(diǎn)彈簧將B、A兩球向左、右彈開，設(shè)彈開時A、B兩球的速度大小分別為v_A、v_B，由動量守恒有：        

，即…………②

小球A從圓周軌道的最低點(diǎn)運(yùn)動到P的過程中，由動能定理有：

…③

由①②③求得：

(2)設(shè)BC碰后速度為v₁ , B與C碰撞動量守恒

得v₁=2m/S        …④

BC整體減速,D球加速,當(dāng)兩者速度相等時設(shè)為v₂,彈簧最短,彈性勢能最大

 得v₂=m/S    ……⑤

E_{P m}= ……⑥