Question

如右图所示，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从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10^{－5 kg}，电量q＝＋1×10^{－8 C}．（g＝10 m/s²）求：

小题1:微粒入射速度v₀为多少？
小题2:为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场且不接触平行板，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？

Answer 1

小题1:10 m/s
小题2:120 V＜U＜200 V.

(1)＝v₀t………………………………1分
＝gt²………………………………1分
可解得v₀＝＝10 m/s. ………………………………1分
(2)电容器的上板应接电源的负极………………………………1分
当所加的电压为U₁时，微粒恰好从下板的右边缘射出
L＝v₀t₁………………………………1分
＝a₁ t₁²………………………………1分
a₁＝………………………………2分
解得：U₁＝120 V ………………………………1分
当所加的电压为U₂时，微粒恰好从上板的右边缘射出
L＝v₀t₂………………………………1分
＝a₂ t₂²………………………………1分
a₂＝………………………………2分
解得U₂＝200 V ………………………………1分
所以120 V＜U＜200 V.………………………………1分