Question

有一帶負(fù)電的小球，其帶電量q=—2×10^-3C。如圖所示，開始時(shí)靜止在場(chǎng)強(qiáng)E=200 N/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=45 cm，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=5/6  ,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?(取lg1.2=0.08)

 

Answer 1

【答案】

(1) 0.02 J(2) 0(3) n≥12.5,即小球經(jīng)過(guò)13次碰撞后,才能抵達(dá)A板

【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U_SP=Eh

由電勢(shì)差和電勢(shì)之間的關(guān)系得U_SP=

聯(lián)立解得P點(diǎn)的電勢(shì)為?         -Eh=0 V -200×5×10^-2 V=-10 V

小球在P點(diǎn)的電勢(shì)能為Ep=q   =-2×10-3×(-10) J=0.02 J

(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=E_k1-E_k0

由題可知小球從P出發(fā)第一次回到最右端時(shí)速度為零，所以W_電=E_k1-E_k0=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)=Ekn-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