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P点正下方距离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倍(k<1),而碰撞过程中小球的机械能不损失。
(1)设匀强电场中,挡板S处电势
,则电场中P 点的电势
为多少?下落前小球在P点时的电势能EP为多少?
(2)小球从P点出发后到第一次速度变为零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
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(1)SP之间的电压为:
(1分)
,
(1分)
小球在P点时的电势能
(1分)
(2)设第一次与档板碰撞后能达到的高度为
,由能量守恒得:
(3分)
小球从P点出发第一次到达最高点过程中电场力对小球做的功为:
(3分)
解得:
(1分)ks5u
(3)小球与挡板碰撞后小球所带电量逐渐减小,最终电量将减小为零,整个过程中能量始终守恒,由能量守恒得:
(3分)
解得:
(1分)
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