Question

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φ_s＝0，则电场中P点的电势φ_p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.

Answer 1

（1） ； （2）    （3）

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