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,两板间距离d=0.4cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板*平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间.已知微粒质量为 m=2×10-6kg,电量q=1×10-8C,电容器电容为C=10-6F,取g=10m/s2.求:(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,求微粒入射的初速度v0的取值范围;(2)若带电微粒以第一问中初速度v0的最小值入射,则最多能有多少个带电微粒落到下极板上.

问题描述:

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,两板间距离d=0.4cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板*平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间.已知微粒质量为 m=2×10-6kg,电量q=1×10-8C,电容器电容为C=10-6F,取g=10m/s2.求:

(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,求微粒入射的初速度v0的取值范围;
(2)若带电微粒以第一问中初速度v0的最小值入射,则最多能有多少个带电微粒落到下极板上.


答案解析:(1)第一个微粒做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做*落体运动,根据高度

d
2
和水平位移从
L
2
到L,求出初速度v0的取值范围.
(2)当粒子刚好从边缘飞出时,落到下极板上的带电微粒最多,根据牛顿第二定律和运动学公式求出极板的电量Q,即可求出最多能落到下极板粒子的个数.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;运动的合成和分解.

知识点:本题是平抛运动和类平抛运动问题,要抓住它们研究方法、粒子运动轨迹等等的相似法,也要抓住区别:加速度不同,平抛运动的加速度是常量,而类平抛运动要根据牛顿第二定律求出.