Question

1．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h=1cm，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 当两板间的电势差为300V时，带电小球受重力和电场力处于平衡，当电势差减小到60V，根据牛顿第二定律求出小球的加速度，结合位移时间公式求出小球运动的时间．

解答 解：取带电小球为研究对象，设它带电荷量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用．
当U₁=300V时，小球平衡：mg=q$\frac{{U}_{1}}{d}$               ①
当U₂=60V时，带电小球向下板做匀加速直线运动：
mg-q$\frac{{U}_{2}}{d}$=ma                                 ②
由①②得：$a=\frac{{g（{U_1}-{U_2}）}}{U_1}=8m/{s^2}$③
又h=$\frac{1}{2}$at²④
由③④得代入数据解得t=0.05s．
答：带电小球运动到极板上需0.05s．

点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，通过小球平衡和小球做匀加速运动，结合共点力平衡和牛顿第二定律进行求解．