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如图所示,水平放置的平行板电容器,极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4cm....

如图所示,水平放置的平行板电容器,极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4cm.有一带电微粒以一定的初速度从两板中央平行于极板射入,若板间不加电场,由于重力作用微粒恰能落到下板中点O处;若板间加竖直方向的匀强电场,带电微粒刚好落到下板右边缘B点.已知微粒质量m=2.0×10-6kg,电量q=1.0×10-8C,取g=10m/s2.试求:
(1)带电微粒入射初速度的大小;
(2)板间所加电场的电场强度多大?方向怎样?

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(1)、带电粒子以一定的初速度在两板中央平行于两板射入,此时没有电场,粒子做平抛运动,把运动在水平方向和竖直方向上进行分解,水平方向是匀速直线运动;竖直方向是自由落体运动,在两个方向上由运动学公式列式求解. (2)、由于两板之间加入了匀强电场,此时带电粒子在电场中的运动是类平抛运动,仍把运动在水平和竖直两个方向上分解,进行列式计算.由于带电粒子的水平位移增加,在板间的运动时间并没有变化,所以在竖直方向的加速度减小了,由此可判断受到了竖直向上的电场力作用,再结合牛顿运动定律列式求解即可. 【解析】 (1)落到O点的粒子做平抛运动,由平抛运动规律得: 水平方向:…① 竖直方向:…② ①②所以两式联立得:…③ (2)落到B点的粒子做类平抛运动,由类平抛运动规律得: 水平方向:L=vt…④ 竖直方向:…⑤ 对带电粒子受力分析,由牛顿第二定律有:mg-Eq=ma…⑥ 由③④⑤⑥式联立得:,方向竖直向上. 答:(1)带电微粒入射初速度的大小为2.5m/s. (2)板间所加电场的电场强度为1.5×103v/m,方向竖直向上.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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