题目内容

(12分)一带电平行板电容器竖直放置,如图所示.板间距d=0.1 m,板间电势差U=1000 V.现从A处以速度vA=3 m/s水平向左射出一带正电的小球(质量m=0.02 g、电荷量为q=10-7 C),经过一段时间后发现小球打在A点正下方的B处,(取g=10 m/s2)求:

(1)分别从水平方向和竖直方向定性分析从A到B的过程中小球的运动情况;
(2)A、B间的距离.
(1)见解析 (2)7.2 cm
(1)在水平方向上,小球开始向左做初速度为vA的匀减速运动,速度变为零后向
右做匀加速运动,直到达到B点,过程中加速度不变,由电场力提供外力.
在竖直方向上,小球向下做初速度为零的匀加速运动,直到达到B点,重力提供外力.
(2)水平方向:电场力为F=q,加速度a=
小球向左运动到最远的时间为t==0.06 s.
在这段时间内向左运动的距离x=vAt-at2=0.09 m<0.1 m,不会撞到左壁.
小球达到B点所用时间为T=2t
竖直方向下落距离即为所求hABgT2=7.2 cm.
本题考查带电粒子在电场中的运动,加速度由电场力提供,当运动到最远时速度减小到零,由运动学共识可判断运动位移小于0.1m,可知物体不会撞到左壁
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