Question

(2009·如皋市一中月考)有一帶負電的小球，其帶電量q＝－2×10－3C.如圖所示，開始時靜止在場強E＝200N/C的勻強電場中的P點，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＝45cm，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＝，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？

 

Answer 1

　(1)－10V　0.02J　(2)0　(3)13

解析:　(1)由勻強電場的場強和電勢差之間的關系式得：

USP＝Eh

由電勢差和電勢之間的關系得：

USP＝φS－φP

聯立解得P點的電勢為：

φP＝φS－Eh＝0－200×5×10－2V＝－10V

小球在P點的電勢能為：

EP＝qφP＝－2×10－3×(－10)J＝0.02J

(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＝Ek1－Ek0

解得：W電＝Ek1－Ek0＝0－0＝0

(3)設碰撞n次后小球到達A板，對小球運動的全過程應用動能定理得：

qEh－knqE(h＋H)＝Ek1－Ek0

小球到達A板的條件是：Ekn≥0

聯立解得：n≥12.5，即小球經過13次碰撞后，才能抵達A板．