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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=200N/C的匀强电场中的P点,靠近电场极板B有一挡板要S,小球与挡板S的距离h=5cm,与A板距离H=45cm,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=
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,而碰后小球的速度大小不变.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,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E来表示)
(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)
分析:(1)根据电势差与电场强度的关系求出SP之间的电势差,进而求出P点的电势,根据动能定理求出小球第一次到达挡板S时的动能;
(2)设小球与挡板相碰后向右运动,根据动能定理即可求解;
(3)先求出的碰撞n次后,小球向右移动最远距离为hn表达式,运用数学知识求解即可求解.
解答:解:
(1)S、P间电势差 U=US-UP
又U=Eh=200×0.05=10V),
由题 US=0,则得UP=-10V
小球第一次到达挡板时,由动能定理得E=Eqh=200×2×10-3×5×10-2=0.02J
(2)根据动能定理得:W1=
1
2
mv2
W2=0-
1
2
mv2

则小球从P点出发第一次回到最右端的过程中,电场力对小球做功 W=W1+W2=0
(3)由动能定理得  Eqh=
1
2
mv2

当碰撞1次后,小球与挡板相碰后向右运动距离为h1,则 Ekqh1=
1
2
mv2
h1=
1
k
h

同理有 h2=
1
k
h1
…,
推得当碰撞n次后,hn=(
1
k
)nh

h+H=(
1
k
)nh
n=
lg
h+H
h
lg
1
k
=
lg
5+45
5
lg
6
5
=12.5

所以小球经过13次碰撞后,才能抵达A板.
答:
(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-10V,小球第一次到达挡板S时的动能为0.02J;
(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中,电场力对小球做功 W=W1+W2=0
(3)小球经过13次碰撞后,才能抵达A板.
点评:本题主要考查了带电粒子在电场中运动的问题,要知道电场力做的功等于电势差乘以电荷量,匀强电场中电场力做的功等于电场力乘以位移,注意动能定理在粒子运动的应用.
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有一带负电的小球,其带电荷量q=-2×10-4C.如图所示,开始时静止在场强E=2×103V/m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=4cm,与A板距离H=36cm,小球的重力忽略不计.在电场力作用下小球向左运动,与挡板S相碰后电荷量减少到碰前的k倍,已知k=7/8,碰撞过程中小球的机械能没有损失.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则小球在P点时的电势能为多少?
(2)小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少?
(3)小球经过多少次碰撞后,才能抵达A板?(已知lg
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=0.058)

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,而碰后小球的速度大小不变.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,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ε来表示)
(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?

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,碰撞过程中小球的机械能没有损失.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则小球在P点时的电势能为多少?
(2)小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少?
(3)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?

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(2011?徐州模拟)如图所示,有一带负电的小球,其带电量q=-2×10-3C.开始时静止在场强E=200N/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=45cm,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=
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,假设碰撞过程中小球的机械能没有损失.
(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?并求出小球第一次到达挡板S时的动能;
(2)求出小球第一次与挡板S相碰后向右运动的距离;
(3)小球经过多少次碰撞后,才能抵达A板?(取lg1.2=0.08)

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