题目内容
有一带负电的小球,其带电荷量q=-2×10-4 C,如图6-2-27所示,开始时静止在场强为E=2×103 V/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=4 cm,与A板的距离H=36 cm,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?
解析 (1)SP间的电势差USP=φS-φP=Eh=2×103×0.04 V=80 V,
因φS=0,所以φP=-80 V,所以小球在P点时的电势能为EP=qφP=-2×10-4×(-80) J=0.016 J.
(2)令小球与S碰撞时速度大小为v,小球第一次从P到S有-qEh=mv2,
小球第一次被弹回至最右端距S板的距离为h1,有
(-kq)Eh1=mv2,所以h1=h=4.6 cm.
(3)由动能定理知W1=mv2,W2=0-mv2,则W=W1+W2=0.
答案 (1)0.016 J (2)4.6 cm (3)0
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