Question

【題目】如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L＝0.4 m，兩板間距離d＝4×10－3 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5 kg，電荷量q＝＋1×10－8 C，g＝10 m/s2。求：

（1）微粒入射速度v0為多少？

（2）為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？

Answer 1

【答案】（1）10 m/s （2）120 V ≤U≤200 V

【解析】

（1）粒子剛進(jìn)入平行板時(shí)，兩極板不帶電，粒子做的是平拋運(yùn)動(dòng)，則有：
水平方向有：

豎直方向有：

解得：

v0=10m/s

（2）由于帶電粒子的水平位移增加，在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變大，而豎直方向位移不變，所以在豎直方向的加速度減小，所以電場力方向向上，又因?yàn)槭钦�電荷，所以上極板與電源的負(fù)極相連，當(dāng)所加電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出，則有：

根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：

U1=120V

當(dāng)所加電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上板的右邊緣射出，則有：

根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：

U2=200V

所以所加電壓的范圍為：

120V≤U≤200V