Question

如圖所示，質量為的帶電粒子以的速度從水平放置的平行金屬板A、B中央飛入電場，已知板長，板間距，當AB間加電壓時，帶電粒子恰好沿直線穿過電場（設此時A板電勢高），重力加速度取g=10m/s²
求：（1）粒子帶什么電？電荷量為多少？
（2）A、B間所加電壓為多少時，帶電粒子剛好能從上極板右端飛出？

Answer 1

（1）負電，10^-11C  （2）1800V

（1）、當AB間加電壓U_AB=10³V時，帶電粒子恰好沿直線穿過電場，可知帶電粒子受到的重力和電場力是一對平衡力，電場力向上，由題意知電場的方向向下，所以帶電粒子帶負電．由平衡條件有：=mg…① 得：q==1×10^-11C…②
（2）、粒子飛越時間t==0.05s
當帶電粒子剛好能從上極板右端飛出時，位移是，設加速度為a，則由運動學公式有：=a t²
得：a==8m/s²
對帶電粒子進行受力分析，受重力和電場力作用，設此時的電場力為F，由牛頓第二定律有：
F-mg=ma
得：F=ma+mg=9×10^-7N，
又有F=qE=q以上各式聯立的U=1800V．