题目内容

如图所示,空间有竖直向下的匀强电场,电场强度为E,在电场中P处由静止下落一质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点).在P的正下方h处有一水平弹性绝缘挡板.S(挡板不影响电场的分布),小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的k倍(k<1),而碰撞过程中小球的机械能不损失,即碰撞前后小球的速度大小不变,方向相反.设在匀强电场中,挡板S处的电势为零,则下列说法正确的是( )
A.小球在初始位置P处的电势能为Eqh
B.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于h
C.小球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能大于Eqh
D.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度小于h
【答案】分析:电场力做功量度电势能的变化.电势能具有相对性,知道挡板S处的电势为零,能求其他位置的电势能.根据动能定理研究从P处到挡板,再从挡板到最高点.
解答:解:A、小球从P处到挡板,电场力做功w=Eqh电场力做功量度电势能的变化,所以电势能减小Eqh,而挡板S处的电势为零,所以小球在初始位置P处的电势能为Eqh,故A正确.
B、根据动能定理研究从P处到挡板得:
(mg+Eq)h=mv2-0,
根据动能定理研究从挡板到最高点得:
-(mg+Ekq)h′=0-mv2
碰撞过程中小球的机械能不损失,即碰撞前后小球的速度大小不变,方向相反.
小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的k倍,所以h′>h.故B正确,C错误.
D、因为碰撞后小球的电荷量减少,由总能量守恒知,与挡板相碰后所能达到最大高度大于h,故D错误.
故选AB.
点评:求解某个位置电势能可以从电场力做功求解,也可以从电势和电荷量的乘积求解.抓住运动过程中小球的动能、重力势能、电势能和不变.
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