Question

【題目】如圖所示，水平放置的平行板電容器的極板長L=0.4m，兩板間距離d=4×10-3m；在電容器兩板不帶電的情況下，有一束帶電粒子，以相同的速率v0從兩板中央沿平行極板方向水平射入兩板之間，粒子流恰好落在下板的正中央；已知每個(gè)帶電粒子的質(zhì)量m=4×10-5kg，電量q=+1×10-8C．重力加速度g=10m/s2．為使粒子流能從平行板電容器的右側(cè)射出電場，求：

（1）電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？

（2）所加的電壓U的大小．

Answer 1

【答案】（1）上極板與電源的負(fù)極相連 （2）所加電壓的范圍為120V＜U＜200V

【解析】

（1）粒子剛進(jìn)入平行板時(shí)，兩極板不帶電，粒子做的是平拋運(yùn)動(dòng)，則有：

水平方向有：

豎直方向有：

解得：v0=10m/s

由題意可知，要使粒子能從平行板電容器的右側(cè)射出電場，則上極板必須與電源的負(fù)極相連。

（2）當(dāng)所加電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出，則有：

，

根據(jù)牛頓第二定律得：，

解得：U1=120V

當(dāng)所加電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上板的右邊緣射出，則有：

根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：U2=200V

所以所加電壓的范圍為：120V＜U＜200V