Question

(2009·如皋市一中月考)有一帶負(fù)電的小球，其帶電量q＝－2×10－3C.如圖所示，開(kāi)始時(shí)靜止在場(chǎng)強(qiáng)E＝200N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的P點(diǎn)，靠近電場(chǎng)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(jì)．在電場(chǎng)力作用下小球向左運(yùn)動(dòng)，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(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中擋板S所在位置處電勢(shì)為零，則電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)為多少？小球在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為多少？(電勢(shì)能用EP表示)

(2)小球從P點(diǎn)出發(fā)第一次回到最右端的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)小球做了多少功？

(3)小球經(jīng)過(guò)多少次碰撞后，才能抵達(dá)A板？

 

Answer 1

　(1)－10V　0.02J　(2)0　(3)13

解析:　(1)由勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差之間的關(guān)系式得：

USP＝Eh

由電勢(shì)差和電勢(shì)之間的關(guān)系得：

USP＝φS－φP

聯(lián)立解得P點(diǎn)的電勢(shì)為：

φP＝φS－Eh＝0－200×5×10－2V＝－10V

小球在P點(diǎn)的電勢(shì)能為：

EP＝qφP＝－2×10－3×(－10)J＝0.02J

(2)對(duì)小球從P點(diǎn)出發(fā)第一次回到最右端的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得：

W電＝Ek1－Ek0

解得：W電＝Ek1－Ek0＝0－0＝0

(3)設(shè)碰撞n次后小球到達(dá)A板，對(duì)小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得：

qEh－knqE(h＋H)＝Ek1－Ek0

小球到達(dá)A板的條件是：Ekn≥0

聯(lián)立解得：n≥12.5，即小球經(jīng)過(guò)13次碰撞后，才能抵達(dá)A板．