题目内容
14.如图所示,两块水平放置的平行金属板M、N,相距为d,组成一个电容量为C的平行板电容器,现对电容器充电,使金属板M、N分别带上等量的负电和正电.M板正中央有一小孔B,从B孔正上方h处的A点,一质量为m、电量为+q的带电油滴自由下落后进入电容器内,不计空气阻力,重力加速度为g.问:(1)电容器带电量为多大时,液滴进入电容器后在M、N板间做匀速直线运动?
(2)电容器带电量为多大时,液滴恰好能到达N板?
分析 (1)液滴进入电容器做匀速直线运动,说明合外力为0,即电场力等于重力,通过电场强度和电势差的关系,求得电势差,即可求的电容器的电荷量;
(2)液滴恰好能到达N板,说明到达N板的速度为0,根据动能定理,重力和电场力做功之和为0,可求的电势差,即可求的电容器的电荷量.
解答 解:(1)根据力的平衡:qE=mg
又U=Ed,Q=CU
得:Q=$\frac{Cmgd}{q}$
(2)根据动能定理得:mg(h+d)-qU′=0
又U′=Ed,Q′=CU′
得:Q′=$\frac{Cmg(h+d)}{q}$;
答:(1)电容器带电量为$\frac{Cmgd}{q}$时,液滴进入电容器后在M、N板间做匀速直线运动;
(2)电容器带电量为$\frac{Cmg(h+d)}{q}$时,液滴恰好能到达N板.
点评 本题主要考查了力的平衡,动能定理在电场中的应用,要知道当液滴滴到下极板时速度刚好为零,即合外力做功为0.此题的难点在对临界条件的分析.
练习册系列答案
相关题目
2.如图所示,真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点,在MN的连线上有对称点a、c,MN连线的中垂线上有对称点b、d,则下列说法正确的是( )
A. | 正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能 | |
B. | 正电荷+q在c点电势能等于在a点电势能 | |
C. | 在MN连线的中垂线上,O点电势最高 | |
D. | 负电荷-q从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度先减小再增大 |
19.一直升飞机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B,直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动角速度为ω,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则( )
A. | E=BL2ω | B. | E=$\frac{1}{2}$BL2ω | ||
C. | a点电势低于b点电势 | D. | a点电势高于b点电势 |
6.如图所示,以正点电荷Q为中心画圆,在圆上取两个点A、B,关于两点场强与电势,下列说法正确的是( )
A. | A、B两点的场强相同 | B. | A、B两点的电势相同 | ||
C. | A、B两点的场强与电势都相同 | D. | A、B两点的场强与电势都不同 |
4.真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上x1=0 和x2=3a的两点上,在它们连线上各点场强E随x变化关系如图所示,以下判断中正确的是( )
A. | 点电荷M、N一定为异种电荷 | |
B. | 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1 | |
C. | x=2a处的电势一定为零 | |
D. | 把一个负电荷沿x轴从x1=0移至x2=3a的过程中,电场力先做正功后做负功 |