Question

如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8cm，两板间的电势差为300V．如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需多长时间？

Answer 1

分析：带负电的小球静止时，重力与电场力平衡．当电势差减小时，小球向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求加速度，由运动学位移公式求时间．

解答：解：取带电小球为研究对象，设它带电量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用．
当U₁=300 V时，小球平衡：mg= q

U1

d

    ①
当U₂=60V时，带电小球向下板做匀加速直线运动：mg-q

U2

d

=ma②
又h=

1

2

at2       ③
由 ①②③得：t=

2U1h (U1-U2)g

=

2×0.8×10-2×300 (300-60)×10

s=2

5

×10-2s
答：带电小球运动到极板上需2

5

×10-2s．

点评：本题是应用牛顿第二定律和运动学公式结合分析和处理带电粒子在电场中匀加速运动的问题，只要转变观念，把电场力当作一种力，方法与力学相同，一定会正确作答．