如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两极板不带电,上极板接地,它的极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4c

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-11
(2012?东莞二模)如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L=0.1m,

(1)设粒子打在下极板中点、边缘的初速度分别为v1,v2,则偏转位移:d2=12gt2得,t=dg=0.4×10?210s=0.02s水平方向:L2=v1t L=v2t联立解得:v1=2.5m/s,v2=5m/s 故粒子的初速度满足2.5m/s≤v0≤5m/s. (2)设粒子刚好从边缘飞出时极板带电为Q,场强为E,板间电压为U由牛顿第二定律得:mg-Eq=ma偏转位移:d2=12at2水平位移:L=v0t又 v0=2.5m/s 联立解得:E=1.5×103N/C 则U=Ed,Q=CU解得Q=6×10-6C 最多能落到下极板粒子的个数 n=Qq=6×10?61×10?8=600个答:(1)为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B点之内,微粒入射的初速度v0的取值范围为2.5m/s≤v0≤5m/s;(2)若带电微粒以第一问中初速度v0的最小值入射,最多能有600个带电微粒落到下极板上.

(1)第一个粒子在极板间做平抛运动,即水平位移:x=v0t…①竖直位移:d2=12gt2…②由①、②得:x=v0dg 为使第一粒子能落在下板中点O到紧靠边缘的B点之间,x必须满足L2≤x≤L所以有L2≤v0dg≤LL2gd≤v0≤Lgd 即:2.5m/s≤v0≤5m/s(2)设以上述速度入射的带电粒子,最多能有n个落到下极板上.则第(n+1)个粒子的加速度为a,由牛顿运动定律得:mg-qE=ma…③其中:E=Ud=QCd=nqCd…④由③、④得:a=g-nq2Cmd…⑤第(n+1)粒子做匀变速曲线运动x=v0t=L y=12at2得:y=12(g-nq2Cmd)(Lv0)2;第(n+1)粒子不落到极板上,则y≤d2;得:12(g?nq2Cmd)(Lv0)2≤d2 因此有:n=Cmdq2(g?v20L2d)=10?6×2×10?6(10?8)2(10?2.520.12×0.4×10?2)×0.4×10-2=600个;答:(1)为使第一个粒子能落在下板中点O到紧靠边缘的B点之间,粒子入射速度v0应为2.5m/s≤v0≤5m/s;(2)以上述速度入射的带电粒子,最多能有600个落到下极板上.

(1)第一个微粒进入电容器后只受重力作用,做平抛运动,
水平方向:
L
2
=v0t,竖直方向:
d
2
=
1
2
gt2
代入数据解得:v0=2.5m/s;
(2)当平行板电容器电压最大时,进入板间的微粒刚好从下极板右边缘飞出,
微粒在板间做类平抛运动,水平方向:L=v0t1,竖直方向:
d
2
=
1
2
at12
由牛顿第二定律得:mg-q
U
d
=ma,
代入数据解得:U=6V;
答:(1)为使第一个微粒恰能落在下极板的中点,求微粒入射的初速度v0为2.5m/s.
(2)若带电微粒以第(1)问中初速度v0入射,则平行板电容器所获得的电压最大值是6V.

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