题目内容
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(1)该小球带何种电性?其所带电荷量的大小是多少?
(2)要使小球能刚好擦上板边沿飞出,UAB应为多少?
(3)该小球擦上板边沿飞出时,其动能是多少?
分析:(1)当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过板间,其所受的电场力与重力平衡,即可判断粒子的电性,由平衡条件求出电荷量;
(2)当带电粒子恰好从上板边缘飞出电场时,此过程粒子做类平抛运动,运用运动的分解法,根据牛顿第二定律和运动学结合求出电压UAB.
(3)根据动能定理求解小球擦上板边沿飞出时的动能.
(2)当带电粒子恰好从上板边缘飞出电场时,此过程粒子做类平抛运动,运用运动的分解法,根据牛顿第二定律和运动学结合求出电压UAB.
(3)根据动能定理求解小球擦上板边沿飞出时的动能.
解答:解:(1)当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过板间,做匀速直线运动,小球所受的电场力方向应竖直向上,而板间场强方向竖直向下,则该小球应带负电.设电量为q,
则有mg=q
,得q=
=10-11C
(2)当带电粒子恰好从上板边缘飞出电场时,设板间电压为U,粒子的加速度为a,粒子在板间做类平抛运动,则有:
L=v0t,
=
at2
解得,a=8m/s2.
又由牛顿第二定律得:a=
=
-g
联立解得,U=1800V.
(3)粒子从射入电场到离开电场,由动能定理得
q
-mg
=Ek-
m
代入解得,Ek≈5×10-7J
答:(1)该小球带负电,其所带电荷量的大小是10-11 C.
(2)要使小球能刚好擦上板边沿飞出,UAB应为1800V.
(3)该小球擦上板边沿飞出时,其动能是5×10-7J.
则有mg=q
UAB |
d |
mgd |
UAB |
(2)当带电粒子恰好从上板边缘飞出电场时,设板间电压为U,粒子的加速度为a,粒子在板间做类平抛运动,则有:
L=v0t,
d |
2 |
1 |
2 |
解得,a=8m/s2.
又由牛顿第二定律得:a=
| ||
m |
qU |
md |
联立解得,U=1800V.
(3)粒子从射入电场到离开电场,由动能定理得
q
U |
2 |
d |
2 |
1 |
2 |
v | 2 0 |
代入解得,Ek≈5×10-7J
答:(1)该小球带负电,其所带电荷量的大小是10-11 C.
(2)要使小球能刚好擦上板边沿飞出,UAB应为1800V.
(3)该小球擦上板边沿飞出时,其动能是5×10-7J.
点评:本题中带电粒子的重力不能忽略,粒子做的也是类平抛运动,运用运动的分解法进行研究.
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