如图所示,平行板电容器电容为C,带电量Q,极板长为L,板间距为d,极板与水平面夹角为α,现有一质量为m的带电油滴与两板的*P点从静止开始沿与极板平行的直线运动到Q点(P、Q两点为电容器的边缘,忽略边缘效应)求:(1)液滴的电荷量;(2)液滴达到Q点的速度和所用的时间.
问题描述:
如图所示,平行板电容器电容为C,带电量Q,极板长为L,板间距为d,极板与水平面夹角为α,现有一质量为m的带电油滴与两板的*P点从静止开始沿与极板平行的直线运动到Q点(P、Q两点为电容器的边缘,忽略边缘效应)求:
(1)液滴的电荷量;
(2)液滴达到Q点的速度和所用的时间.
答
(1)带电液滴沿直线运动,重力和电场力的合力方向必沿PQ直线,可知电场力必定垂直于极板向上,如图.则有:
qE=mgcosα
又E=
=U d
Q Cd
联立解得,液滴的电荷量为:
q=
;mgCdcosα Q
(2)在此过程中,电场力不做功,根据动能定理得:
mgLsinα=
mv21 2
解得液滴到达Q点时的速度大小为:
v=
2gLsinα
根据动量定理,有:
mgsinα•t=mv
解得:
t=
=mv mgsinα
=m
2gLsinα
mgsinα
2L gsinα
答:(1)液滴的电荷量为
;mgCdcosα Q
(2)液滴到达Q点时的速度大小为
,所用的时间为
2gLsinα
.
2L gsinα
答案解析:(1)带电液滴沿直线运动,重力和电场力的合力方向必沿PQ直线.根据力的合成法,求解液滴的电荷量.
(2)根据动能定理求解液滴到达Q点时的速度大小,根据动量定理求解时间.
考试点:带电粒子在混合场中的运动.
知识点:本题关键要掌握物体做直线运动的条件:合外力与速度在同一条直线上;要会用运用动能定理和动量定理列式求解.