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=0.4m,兩板間距離d=4×10﹣3m,有一束...
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問題詳情:
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=0.4m,兩板間距離d=4×10﹣3m,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*平行極板*入,開關S閉合前,兩板不帶電,由於重力作用微粒能落到下板的正*,已知微粒質量為m=4×10﹣5kg,電量q=+1×10﹣8C,(g=10m/s2)求:
(1)微粒入*速度v0為多少?
(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊*出電場,電容器的上板應與電源的正極還是負極相連?所加的電壓U應取什麼範圍?
【回答】
解:(1)粒子剛進入平行板時,兩極板不帶電,粒子做的是平拋運動,則有:
水平方向有:
豎直方向有:
解得:v0=10m/s
(2)由於帶電粒子的水平位移增加,在板間的運動時間變大,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,又因為是正電荷,所以上極板與電源的負極相連,
當所加電壓為U1時,微粒恰好從下板的右邊緣*出,則有:
根據牛頓第二定律得:
解得:U1=120V
當所加電壓為U2時,微粒恰好從上板的右邊緣*出,則有:
根據牛頓第二定律得:
解得:U2=200V
所以所加電壓的範圍為:120V≤U≤200V
答:(1)微粒入*速度v0為10m/s;
(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊*出電場,電容器的上板應與電源的負極相連,所加的電壓U的範圍為120V≤U≤200V.
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題