Question

【題目】如圖所示，水平放置的平行板電容器兩板間距為d＝8 cm，板長(zhǎng)為L＝25 cm，接在直流電源上，有一帶電液滴以v0＝0.5 m/s的初速度從板間的正中點(diǎn)水平射入，恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P處時(shí)迅速將下極板向上提起cm，液滴剛好從金屬板末端飛出，g取10 m/s2，求：

(1)下極板上提后液滴經(jīng)過(guò)P點(diǎn)以后的加速度大小；

(2)液滴從射入開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間。

Answer 1

【答案】(1)2 m/s2，(2)0.3 s。

【解析】

(1)帶電液滴在板間受重力和豎直向上的電場(chǎng)力，因?yàn)橐旱巫鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以有：

qE＝＝mg

即：

qU＝mgd

當(dāng)下極板上提后，d減小，E增大，電場(chǎng)力增大，故液滴向上偏轉(zhuǎn)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液滴所受電場(chǎng)力

F′＝＝

此時(shí)加速度：

a＝＝＝g＝2m/s2；

(2)因液滴剛好從金屬板末端飛出，所以液滴在豎直方向上的位移是，設(shè)液滴從P點(diǎn)開(kāi)始在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的飛行時(shí)間為t1，則：

＝a

解得：

t1＝＝s＝0.2s

而液滴從剛進(jìn)入電場(chǎng)到出電場(chǎng)時(shí)間：

t2＝＝s＝0.5s

所以液滴從射入開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間：

t＝t2－t1＝0.3s。