题目内容

如图所示,一平行板电容器,电容为C,A板接地,中间一小孔,通过这小孔连续不断向电容器射入电子,电子射入小孔时速度为υ0,1秒内射入电子数为n.电子质量为m,电量为e,电容器原来不带电,电子射到B板后均留在B板上,则电容器两板间能达到的最大电势差应为
mv20
2e
mv20
2e
,从开始射入电子到电容器两极板电势差达最大所需的时间至少为
mCv20
2ne2
mCv20
2ne2
(重力忽略).
分析:进入A、B板间电场后做减速运动.随着B板电荷增加,电子在A、B间的加速度越来越大,直至电子到达B板的速度为零,此时A、B板间的电压达到最大值Um根据动能定理求解.B板吸收的总电荷为Q=net,而最大电量Q=CUm
解答:解:根据动能定理:-eUm=0-
1
2
mv02
解得:Um=
mv02
2e

设从电子进入A、B板间,直到板间电压达到最大值Um,经过的时间为t,则B板吸收的总电荷为
Q=net,最大电量Q=CUm
解得:t=
mv02C
2ne2

故答案为:
mv02
2e
mv02C
2ne2
点评:本题是带电粒子在电场中直线加速和减速与电容器有关知识的综合,关键要掌握电容的定义式C=
Q
U
,并运用动能定理求解.
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