题目内容
如图所示,有一质量为m,带电荷量为+q的小球(可视为质点),自竖直向下、场强为E的匀强电场中的P点静止下落.在距离P点正下方h处有一弹性绝缘挡板S(挡板不影响匀强电场的分布),小球每次与挡板S相碰后电荷量均减少到碰前的(k>1),而碰撞过程中小球的机械能不发生损失.
(1)设匀强电场中,挡板S处电势φs=0,则电场中P点的电势φp为多少?小球在P点时的电势能Ep为多少?
(2)小球从P点出发后到第一次反弹到最高点的过程中电场力对小球做了多少功?
(3)求在以后的运动过程中,小球距离挡板的最大距离L.
(1) ;
(2)
(3)
解析试题分析:(1)由电场力做功与电势能变化的关系可得,
由题设条件知挡板S处电势,可得小球在P点时电势
,电势能
(2)设第一次与挡板碰撞后能达到的高度为,由能量守恒可知
小球从P点出发到第一次碰撞后到达最高点过程中电场力对小球做的功为:
解得
(3)小球与挡板碰撞后小球所带电荷量逐渐减小,最终电荷量减小为零,整个过程中能量守恒,由能量守恒得:,解得小球离挡板的最大距离
考点:本题主要考查了带电小球在电场中运动的问题,要求同学们能正确分析带电小球的受力情况,判断小球的运动情况,结合能量守恒定律解题.
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练习册系列答案
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如图所示,小球从半径为2r的光滑圆弧形轨道的A点(A点与其圆心O在同一水平线上)由静止齐始下滑,滑至最低点D(切线呈水平状态)时进入半径为r,(且相接完好)的光滑半圆形轨道,则:
A.小球不能到达O处 |
B.小球能到O处,并且从O处开始做自由落体运动 |
C.小球由A点滑至D点后瞬间所受轨道支持力等于滑至D点前瞬间所受支持力 |
D.小球由A点滑至D点后瞬间的向心加速度小于滑至D点前瞬间的向心加速度 |
两个质量不同的小铁块A和B,分别从高度相同且都光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部,如图所示,如果它们的初速度都为零,则下列说法正确的是
A.下滑过程中重力所做的功相等 | B.它们到达底部时动能相等 |
C.它们到达底部时速率相等 | D.它们到达底部时速率不相等 |