Question

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="200" N/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="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) 0(3) n≥12.5,即小球經過13次碰撞后,才能抵達A板

(1)由勻強電場的場強和電勢差之間的關系式得U_SP=Eh
由電勢差和電勢之間的關系得U_SP=
聯立解得P點的電勢為?         -Eh="0" V -200×5×10^-2 V="-10" V
小球在P點的電勢能為Ep=q   =-2×10-3×(-10) J="0.02" J
(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
由題可知小球從P出發第一次回到最右端時速度為零，所以W_電=E_k1-E_k0=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)=Ekn-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