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问题详情:
如图所示,水平放置的平行板电容器与某一电源相连,它的极板长L=0.4 m,两板间距离d=4×10-3 m,有一束由相同带电微粒组成的粒子流,以相同的速度v0从两板*平行极板*入,开关S闭合前,两板不带电,由于重力作用微粒能落到下极板的正*,已知微粒质量为m=4×10-5 kg,电荷量q=+1×10-8 C,g=10 m/s2.求:
(1)微粒入*速度v0为多少?
(2)为使微粒能从平行板电容器的右边*出电场,所加的电压U应取什么范围?
【回答】
(1)10 m/s (2)120 V ≤U≤200 V
【详解】
(1)粒子刚进入平行板时,两极板不带电,粒子做的是平抛运动,则有: 水平方向有:
竖直方向有:
解得:
v0=10m/s
(2)由于带电粒子的水平位移增加,在板间的运动时间变大,而竖直方向位移不变,所以在竖直方向的加速度减小,所以电场力方向向上,又因为是正电荷,所以上极板与电源的负极相连,当所加电压为U1时,微粒恰好从下板的右边缘*出,则有:
根据牛顿第二定律得:
解得:
U1=120V
当所加电压为U2时,微粒恰好从上板的右边缘*出,则有:
根据牛顿第二定律得:
解得:
U2=200V
所以所加电压的范围为:
120V≤U≤200V
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题
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