Question

（16分） 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^{－3 m}，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^－5 kg，电荷量q＝＋1×10^{－8 C}．（g＝10 m/s²）求：

（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

（1）10m/s（2）120V＜U＜200V

试题分析：（1）据题意，带电粒子进入电场做类平抛运动，即
＝v₀t
＝gt²
可解得v₀＝＝10 m/s．
（2）电容器的上板应接电源的负极，
当所加的电压为U₁时，微粒恰好从下板的右边缘射出
＝a₁
a₁＝
解得：U₁＝120 V（1分）
当所加的电压为U₂时，微粒恰好从上板的右边缘射出
＝a₂
a₂＝
解得U₂＝200V
所以120 V＜U＜200V．