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：

1.微粒入射速度v₀为多少？

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

【答案】

 

1.10 m/s

2.120 V＜U＜200 V.

【解析】(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