题目内容

如图所示,由A和B两平行金属板构成的电容器,固定在一绝缘底座上,并静止放置在光滑水平地面上,总质量为M,电容为C.A与B两板间的距离为l,原来不带电.电容器的A板上接有一根搭地金属链条,并且A板中心有一个小孔,挡板可挡住绝缘底座不能向右运动,通过这个小孔向电容器中射入质量为m,电量为q的带电粒子,射入的方向垂直于极板水平向右,射入的速度为(重力不计).粒子的发射是一个一个单独进行的,即第一个粒子到达B板后再发射第二个粒子,并且所有到达B板的粒子都留在B板上.随着粒子的射入,两极板间的电势差逐渐增加,直至达到一个稳定值.

(1)当B板上聚积了n个射来的带电粒子时,两板间电场的场强E多大?

(2)到达B板的带电粒子最多个数等于多少?

(3)当第+1个带电粒子进入小孔时,挡板被撤销,则该粒子进入电容器后距右板的最小距离为多少?(为第(2)问中的,在最后结果表达式中就直接用字母表示)

答案:
解析:

  (1)B板上聚积了n个射来的带电粒子时,两板间的电压为:

  两板间电场的场强

  (2)设第个带电粒子到达B板时速度恰为零,则就是到达B板的带电粒子最多个数.

  对第个粒子分析由动能定理得:

  又因为

  则有

  (3)第+1个粒子距右板距离最小时必与电容器共速,对整个系统由动量守恒和动能定理得

  又因为

  由①②③得

  第+1粒子距右板的最小距离为

      


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