真空中有一对水平金属板两板间距为4.0cm,电压保持100V不变,不带电的质量为0.10g的小颗粒从平行金属板的中点*下落,与下极板碰撞后反向弹起,碰撞使没有动能损失,并从下极板获得电荷.问:小颗粒至少获得多少电荷量才能上升到上极板?(g取10m/s2)

问题描述:

真空中有一对水平金属板两板间距为4.0cm,电压保持100V不变,不带电的质量为0.10g的小颗粒从平行金属板的中点*下落,与下极板碰撞后反向弹起,碰撞使没有动能损失,并从下极板获得电荷.问:小颗粒至少获得多少电荷量才能上升到上极板?(g取10m/s2

对运动的全程,动能定理,有:
-mg

d
2
+q
U
d
d
2
=0-0
解得:
q=
mgd
U
=
0.1×10−3×10×0.04
100
=4×10-7C
答:小颗粒至少获得4×10-7C的电荷量才能上升到上极板.
答案解析:小颗粒运动过程中只有重力和电场力做功,对运动的全程直接根据动能定理列式求解即可.
考试点:电势差与电场强度的关系;动能定理;电势能.
知识点:本题关键是明确小颗粒的受力情况、运动情况和能量转化情况,根据动能定理全程列式较为简洁.