Question

如图所示，在水平放置的平行板电容器中(板面很大，板间电压为U)有一带负电的微粒沿着与水平成30°角的方向，以的速度朝低电势板匀速飞去，当微粒到达距高电势板2cm的O点时，立即把电容器间电压提高到1.5U，求：

①微粒到达高电势板所需时间t；

②如果，求它由O点到高电势板的过程中动能和电势能的增量．

Answer 1

答案：略
解析：

答案：t=0.2s；， 思路点拨：本题的关键问题有二点：①判断微粒的重力是否可以忽略，依题意，微粒到达O点之前，在电场中做匀速直线运动，即受力平衡，受到一个和电场力平衡的力，这就是重力．②本题研究的是带电微粒在电场力和重力共同作用下的运动，微粒动能的变化不等于电场力所做的功，而是等于电场力与重力做的功之和． 正确解答：(1)微粒到达O点之前受力平衡，即， 到达O点之后，其合外力和加速度分别是 ． “－”号表示与重力方向相反，竖直向上与成120°，此后微粒将做抛体运动，设其从O点到达高电势板的时间为t，分解，如图取向下为正方向，可得 ． 将，． 代入上式，解之得t=0.2s (2)根据动能定理，得 ． 电势能的增量等于电场力做功的负值，故 ． 小结点评：计算带电体在静电场中运动时是否要考虑重力，常使初学者困惑，由于万有引力恒量很小，而静电力恒量很大，所以，一般来说，带电粒子(指电子、质子、α粒子、离子等)受到的电场力远比它们的重力大，决定它们运动状态改变的主要原因是电场力，重力不必考虑．而对于一些带电液滴、油雾微粒等，虽然它们的质量也较小，但相对而言，它们的重力可以跟电场力相比拟，则必须考虑重力(例如密立根油滴实验)．