Question

【题目】如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板M、N接上直流电源，两极板间的距离为L＝15 cm.上极板M的中央有一小孔A，在A的正上方h处的B点有一小油滴自由落下．已知小油滴的电荷量q＝3.5×10－14 C、质量m＝3.0×10－9 kg.当小油滴即将落到下极板时速度恰好为零．两极板间的电势差U＝6×105 V．求：（不计空气阻力，取g＝10 m/s2）

（1）两极板间的电场强度E的大小为多少？

（2）设平行板电容器的电容C＝4.0×10－12 F，则该电容器所带电荷量Q是多少？

（3）B点在A点的正上方的高度h是多少？

Answer 1

【答案】（1）4×106V/m；（2）2.4×10-6C；（3）0.55m

【解析】

（1）平行板电容器极板间为匀强电场：

①

场强方向由M板垂直指向N板；

（2）平板电容器的电容C=4.0×10-12F，据电容器的定义式C=Q/U得：

；

（3）小油滴下落过程中，先受重力，在M板以上做自由落体运动；进入匀强电场后，受重力和电场力作用，小油滴做匀减速运动，到达N板速度为零，以此过程为研究对象，由动能定理得：

②

联立①②解之得：h=0.55m