Question

有一帶負電的粒子，其帶電量q=—2×10^-3C。如圖所示，在場強E="200" N/C的勻強電場中的P點靜止釋放,靠近電場極板B有一擋板S,小球與擋板S的距離h=5cm，與A板距離H="45" cm，重力作用不計。在電場力作用下小球向左運動，與擋板S相碰后電量減少到碰前的k倍,已知k=5/6  ,而碰后小球的速度大小不變.

(1)設勻強電場中擋板S所在位置處電勢為零,則電場中P點的電勢為多少?小球在P點時的電勢能為多少?(電勢能用Ep表示)
(2)小球從P點出發第一次回到最右端的過程中電場力對小球做了多少功?
(3)小球經過多少次碰撞后,才能抵達A板?(取lg1.2=0.08)

Answer 1

（1）0.02 J  （2）13

試題分析：(1)SP之間的電勢差為：
U_SP=Eh=φ_S-φ_P
∴φ_P=φ_S-Eh="0" V -200×5×10^-2 V="-10" V（2分）
小球在P點的電勢能為E_p=qφ_P="-2×10-3×(-10)" J="0.02" J（2分）
(2)對小球從P點出發第一次回到最右端的過程應用動能定理得
W_電=E_k1-E_k0=0-0=0（2分）
(3)設碰撞n次后小球到達A板,動能定理得
qEh-kⁿqE(h+H)=E_kn-E_k0（2分）
小球到達A板的條件是:E_kn≥0解得n≥12.5, （1分）
即小球經過13次碰撞后才能抵達A板（1分）