Question

有一带负电的粒子，其带电量q=—2×10^-3C。如图所示，在场强E="200" N/C的匀强电场中的P点静止释放,靠近电场极板B有一挡板S,小球与挡板S的距离h=5cm，与A板距离H="45" cm，重力作用不计。在电场力作用下小球向左运动，与挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍,已知k=5/6  ,而碰后小球的速度大小不变.

(1)设匀强电场中挡板S所在位置处电势为零,则电场中P点的电势为多少?小球在P点时的电势能为多少?(电势能用Ep表示)
(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功?
(3)小球经过多少次碰撞后,才能抵达A板?(取lg1.2=0.08)

Answer 1

（1）0.02 J  （2）13

试题分析：(1)SP之间的电势差为：
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点的电势能为E_p=qφ_P="-2×10-3×(-10)" J="0.02" J（2分）
(2)对小球从P点出发第一次回到最右端的过程应用动能定理得
W_电=E_k1-E_k0=0-0=0（2分）
(3)设碰撞n次后小球到达A板,动能定理得
qEh-kⁿqE(h+H)=E_kn-E_k0（2分）
小球到达A板的条件是:E_kn≥0解得n≥12.5, （1分）
即小球经过13次碰撞后才能抵达A板（1分）