Question

【題目】如圖所示，水平放置的平行板電容器，與其一電源相連，它的極板長，兩極板間距離，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度從兩板中央平行極板射入，開關(guān)閉合前，兩極板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為，電量．（）求：

（1）微粒入射速度為多少？

（2）為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上極板應(yīng)與電源的正板還是負(fù)極相連？

所加的電壓應(yīng)取什么范圍？

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析：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，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律可以求得粒子入射速度v0的大小；由于兩板之間加入了勻強(qiáng)電場，此時(shí)帶電粒子在電場中的運(yùn)動是類平拋運(yùn)動，仍把運(yùn)動在水平和豎直兩個(gè)方向上分解，進(jìn)行列式計(jì)算．由于帶電粒子的水平位移增加，在板間的運(yùn)動時(shí)間變大，而豎直方向位移不變，所以在豎直方向的加速度減小了，由此可判斷受到了豎直向上的電場力作用，再結(jié)合牛頓運(yùn)動定律列式求解即可．

（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，則有：

水平方向有： ，

豎直方向有： ，計(jì)算得出．

（2）因?yàn)閹щ娏Ｗ拥乃�平位移增加，在板間的運(yùn)動時(shí)間變大，而豎直方向位移不變，所以豎直方向的加速度減小，所以電場力方向向上，又因?yàn)槭钦�電荷，所以上極板與電源的負(fù)極相連，當(dāng)所加電壓為時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出，則有： ，

根據(jù)牛頓二定律得： ，

計(jì)算得出： ，

當(dāng)所加電壓時(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，計(jì)算得出，

所以所加電壓的范圍為： ．