Question

如右圖所示，水平放置的平行板電容器，與某一電源相連，它的極板長L＝0.4 m，兩板間距離d＝4×10^{－3 m}，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v₀從兩板中央平行極板射入，開關S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒質量為m＝4×10^{－5 kg}，電量q＝＋1×10^{－8 C}．（g＝10 m/s²）求：

小題1:微粒入射速度v₀為多少？
小題2:為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場且不接觸平行板，電容器的上板應與電源的正極還是負極相連？所加的電壓U應取什么范圍？

Answer 1

小題1:10 m/s
小題2:120 V＜U＜200 V.

(1)＝v₀t………………………………1分
＝gt²………………………………1分
可解得v₀＝＝10 m/s. ………………………………1分
(2)電容器的上板應接電源的負極………………………………1分
當所加的電壓為U₁時，微粒恰好從下板的右邊緣射出
L＝v₀t₁………………………………1分
＝a₁ t₁²………………………………1分
a₁＝………………………………2分
解得：U₁＝120 V ………………………………1分
當所加的電壓為U₂時，微粒恰好從上板的右邊緣射出
L＝v₀t₂………………………………1分
＝a₂ t₂²………………………………1分
a₂＝………………………………2分
解得U₂＝200 V ………………………………1分
所以120 V＜U＜200 V.………………………………1分