题目内容
【题目】如图所示,水平放置的平行板电容器的极板长L=0.4m,两板间距离d=4×10-3m;在电容器两板不带电的情况下,有一束带电粒子,以相同的速率v0从两板中央沿平行极板方向水平射入两板之间,粒子流恰好落在下板的正中央;已知每个带电粒子的质量m=4×10-5kg,电量q=+1×10-8C.重力加速度g=10m/s2.为使粒子流能从平行板电容器的右侧射出电场,求:
(1)电容器的上板应与电源的正极还是负极相连?
(2)所加的电压U的大小.
【答案】(1)上极板与电源的负极相连 (2)所加电压的范围为120V<U<200V
【解析】
(1)粒子刚进入平行板时,两极板不带电,粒子做的是平抛运动,则有:
水平方向有:
竖直方向有:
解得:v0=10m/s
由题意可知,要使粒子能从平行板电容器的右侧射出电场,则上极板必须与电源的负极相连。
(2)当所加电压为U1时,微粒恰好从下板的右边缘射出,则有:
,
根据牛顿第二定律得:,
解得:U1=120V
当所加电压为U2时,微粒恰好从上板的右边缘射出,则有:
根据牛顿第二定律得:
解得:U2=200V
所以所加电压的范围为:120V<U<200V
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