一平行板電容器長l=10cm,寬a=8cm,板間距d=4cm,在板左側有一足夠長的“狹縫”離子源,沿着兩板中...
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問題詳情:
一平行板電容器長l=10 cm,寬a=8 cm,板間距d=4 cm,在板左側有一足夠長的“狹縫”離子源,沿着兩板中心平面,連續不斷地向整個電容器*入離子,它們的比荷均為2×1010 C/kg,速度均為4×106 m/s,距板右端l/2處有一屏,如圖*所示,如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖乙所示的交流電,由於離子在電容器中運動所用的時間遠小於交流電的週期,故離子通過電場的時間內電場可視為勻強電場,不計離子重力.試求:
(1)離子打在屏上的區域面積;
(2)在一個週期內,離子打到屏上的時間.
【回答】
(1)64 cm2.(2)0.012 8 s
(1)設離子恰好從極板邊緣*出時極板兩端的電壓為U0,
水平方向:l=v0t ①
豎直方向:=at2 ②
又a= ③
由①②③得U0==128 V
即當U≥128 V時離子打到極板上,當U<128 V時離子打到屏上,
利用推論:打到屏上的離子好像是從極板中心沿直線*到屏上,由此可得:=,
解得y=d,
又由對稱*知,打到屏上的總長度為2d
則離子打到屏上的區域面積為S=2da=64 cm2.
(2)在前T,離子打到屏上的時間:
t0=×0.005 s=0.003 2 s,
又由對稱*知,在一個週期內,打到屏上的總時間
t=4t0=0.012 8 s.
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題