Question

有一带负电的小球，其带电量q=—2×10^-3C。如图所示，开始时静止在场强E=200 N/C的匀强电场中的P点,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) 0(3) n≥12.5,即小球经过13次碰撞后,才能抵达A板

解析:(1)由匀强电场的场强和电势差之间的关系式得U_SP=Eh

由电势差和电势之间的关系得U_SP=

联立解得P点的电势为?         -Eh=0 V -200×5×10^-2V=-10 V

小球在P点的电势能为Ep=q   =-2×10-3×(-10) J=0.02 J

(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

由题可知小球从P出发第一次回到最右端时速度为零，所以W_电=E_k1-E_k0=0-0=0

(3)设碰撞n次后小球到达A板,对小球运动的全过程应用动能定理得

qEh-knqE(h+H)=Ekn-Ek0

小球到达A板的条件是:Ekn≥0

联立解得n≥12.5,即小球经过13次碰撞后,才能抵达A板