Question

【题目】如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0．4 m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电量q＝＋1×10－8C．（g＝10 m/s2）问：

（1）微粒入射速度v0为多少？

（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？

Answer 1

【答案】（1）10 m/s （2）与电源负极相连 120 V＜U＜200 V

【解析】试题分析：（1）粒子刚进入平行板时，两极板不带电，粒子做的是平抛运动，则有：

水平方向有：

竖直方向有：

解得。

（2）由于带电粒子的水平位移增加，在板间的运动时间变大，而竖直方向位移不变，所以在竖直方向的加速度减小，所以电场力方向向上，又因为是正电荷，所以上极板与电源的负极相连，当所加电压为U时，微粒恰好从下板的右边缘射出，则有： ，

根据牛顿第二定律得： ，解得： ，故范围为。