如图,相距为d=3cm,水平放置的两块平行金属板A、B,其电容量为C=4μF,开始时两板均不带电,A板接地且*有小孔,现将带电量为q=2×10-6C,质量为m=6.7g的带电液滴,一滴一滴从小孔正上方h=3cm处由静止滴下,落向B板后电荷全部传给B板.求:(1)第几滴液滴在A、B板间,将做匀速直线运动?(2)能够到达B板的液滴数不会超过多少滴?
问题描述:
如图,相距为d=3cm,水平放置的两块平行金属板A、B,其电容量为C=4μF,开始时两板均不带电,A板接地且*有小孔,现将带电量为q=2×10-6C,质量为m=6.7g的带电液滴,一滴一滴从小孔正上方h=3cm处由静止滴下,落向B板后电荷全部传给B板.求:
(1)第几滴液滴在A、B板间,将做匀速直线运动?
(2)能够到达B板的液滴数不会超过多少滴?
答
知识点:本题主要考查了动能定理在电场中的应用,要知道当油滴滴到下极板时速度刚好为零,下面的油滴就不能滴到下极板上.
(1)设第n滴液滴在A、B间做匀速直线运动,那么B板上的电量应为(n-1)q,两板间形成的电压U=
=Q C
(n-1)q C
对带电液滴进行受力分析得:mg=Eq=
=qU d
(n-1)q2
Cd
解得n=
+1=2011mgCd q2
(2)设第N+1滴在电场中速度减为零时正好能到达B板,则第N+1滴是在N滴液滴所形成的电场中运动,此时B板带电量为Nq,两板间的电压为U′=
Nq C
第N+1滴从刚开始下落到B板的过程中,利用动能定理
mg(h+d)-qU′=0-0
所以最多能到达B板的个数为
+1=4021mgC(h+d) q2
答:(1)第2011滴液滴在A、B板间,将做匀速直线运动;(2)能够到达B板的液滴数不会超过4021滴.
答案解析:(1)设第n滴液滴在A、B板间做匀速直线运动时,重力与电场力平衡,由E=
,U=U d
,Q=(n-1)q,结合求解n.Q C
(2)油滴不断从小孔滴下并附着到下板上,上下板之间就形成了电势差,也就形成了匀强电场,设最终有x个油滴可以打到下板上,即第x个油滴到达下极板时速度正好等于0,以后的油滴就不会打到板上了,根据动能定理即可求解.
考试点:带电粒子在混合场中的运动.
知识点:本题主要考查了动能定理在电场中的应用,要知道当油滴滴到下极板时速度刚好为零,下面的油滴就不能滴到下极板上.