Question

【题目】如图所示，水平放置的平行板电容器的极板长L=0.4m，两板间距离d=4×10-3m；在电容器两板不带电的情况下，有一束带电粒子，以相同的速率v0从两板中央沿平行极板方向水平射入两板之间，粒子流恰好落在下板的正中央；已知每个带电粒子的质量m=4×10-5kg，电量q=+1×10-8C．重力加速度g=10m/s2．为使粒子流能从平行板电容器的右侧射出电场，求：

（1）电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？

（2）所加的电压U的大小．

Answer 1

【答案】（1）上极板与电源的负极相连 （2）所加电压的范围为120V＜U＜200V

【解析】

（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：v0=10m/s

由题意可知，要使粒子能从平行板电容器的右侧射出电场，则上极板必须与电源的负极相连。

（2）当所加电压为U1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：U1=120V

当所加电压为U2时，微粒恰好从上板的右边缘射出，则有：

根据牛顿第二定律得：

解得：U2=200V

所以所加电压的范围为：120V＜U＜200V