题目内容
19．
如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L=0.4m，两板间距离d=4×10-3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m=4×10-5kg，电荷量q=+1×10-8C．（g=10m/s2）m=4×10-5kg，电荷量q=+1×10-8C．（g=10m/s2）则：
（1）微粒入射速度v0为多少？
（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？电源的电压U应取什么范围？
分析 （1）根据平抛运动在水平方向是匀速直线运动、竖直方向是自由落体运动求解初速度；
（2）粒子带正电，要使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应负极相连；根据粒子刚好从下极板边缘射出计算所加电压的最小值，粒子刚好从上极板边缘射出计算所加电压的最大值．
解答 解：（1）两板不带电，粒子做平抛运动，
在水平方向：$\frac{L}{2}$=v0t，
竖直方向：$\frac{d}{2}=\frac{1}{2}$gt2
解得v0=10 m/s；
（2）电容器的上板应与电源的负极相连．
当所加的电压为U1时，微粒恰好从下板的右边缘射出，
根据牛顿第二定律可得：${a}_{1}=\frac{mg-q\frac{{U}_{1}}{d}}{m}=g-\frac{q{U}_{1}}{md}$，
根据位移时间关系可得：$\frac{d}{2}=\frac{1}{2}{a}_{1}（\frac{L}{{v}_{0}}）^{2}$，
联立解得：U1=120 V；
当所加的电压为U2时，微粒恰好从上板的右边缘射出，
根据牛顿第二定律可得：${a}_{2}=\frac{q\frac{{U}_{2}}{d}-mg}{m}=\frac{q{U}_{2}}{md}-g$，
根据位移时间关系可得：$\frac{d}{2}=\frac{1}{2}{a}_{2}{（\frac{L}{{v}_{0}}）}^{2}$，
联立解得：U2=200 V．
所以电源的电压U的取值范围为：120 V＜U＜200 V．
答：（1）微粒入射速度v0为10 m/s；
（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应负极相连；电源的电压U应取什么范围为120 V＜U＜200 V．
点评 有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系．根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系．根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答．
如图所示，长L=2.0m，质量M=3.0kg的绝缘板静止放在倾角为37°的光滑斜面上，-质量m=1.0kg，带电荷量q=+3.0×10-4C的物块（可视为质点）放在绝缘板的上端，绝缘板和物块间的动摩擦因数μ=0.1，所在空间存在方向垂直斜面向下，电场强度E=4.0×104N/C的匀强电场，现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F=20.0N．取g=10m/s2，斜面足够长．
三个完全相同的带电粒子（不计重力）在同一地点沿同一方向飞入偏转电场，出现了如图所示的轨迹，由此可以判断下列正确的是（ ）| A． | b在电场中运动的时间比a长 | |
| B． | b和c同时飞离电场 | |
| C． | 进电场时a的速度最大，c的速度最小 | |
| D． | 动能的增加值c最小，a和b一样大 |
如图所示，平行金属板内有一匀强电场，一个电量为q、质量为m的带电粒子（不计重力）、以v0从A点水平射入电场；且刚好以速度v从B点射出，则（ ）
如图所示，在坐标系第四象限中存在水平方向的匀强电场，已知电场力等于重力．现有一带电小球质量为0.1kg在y轴上的A点（已知OA=20m）沿水平方向以20米/秒的速度射出，与X轴交于M点进入匀强电场，经过时间t离开电场交于y轴的N点（图中未画出）
| A． | a为正极，b为负极 | |
| B． | 电子在cd极板间运动时速度一定会增大 | |
| C． | ab间电势差越大，电子在cd板间动能的改变量可能越小 | |
| D． | ab间电势差越大，电子在cd板间运动的时间一定越短 |