如图所示,空间中存在一竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E=mgq。一竖直光滑绝缘管内有劲度系数为k的绝缘弹簧,其下端固定于水平地面,上端与一不带电的质量为m的绝缘小球A相连,开始时小球A静止。现让另一质量也为m、带电荷量为+q的绝缘带电小球B从距A一定高度由静止开始下落,B与A发生碰撞后一起向下运动、但不粘连,运动到最高点时AB间压力恰好为零,重力加速度为g,全过程小球B的电荷量不发生变化。求:
(1)最高点时B球的加速度及弹簧的形变量;
(2)B开始下落的位置距A的高度H;
(3)已知AB碰后做简谐运动,其周期为T=2πMk,其中M(M为未知量)为AB总质量,k为弹簧劲度系数。求从B开始下落至第一次到达最高点过程所用的时间。
E
=
mg
q
T
=
2
π
M
k
【答案】(1)最高点时B球的加速度为2g,方向向下,弹簧的形变量为;
(2)B开始下落的位置距A的高度为;
(3)从B开始下落至第一次到达最高点过程所用的时间为+。
mg
k
(2)B开始下落的位置距A的高度为
6
mg
k
(3)从B开始下落至第一次到达最高点过程所用的时间为
5
3
π
•
2
m
k
6
m
k
【解答】
【点评】
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