如图所示,已知平行板电容器两级板间距离d=4毫米,充电后两级电势差为120伏.若它的电容为3微法,且P到A板距离为1毫米.求:(1)每一板带电量:(2)一个电子在P点具有的电势能;(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能;(4)两板间的电场强度:

问题描述:

如图所示,已知平行板电容器两级板间距离d=4毫米,充电后两级电势差为120伏.若它的电容为3微法,且P到A板距离为1毫米.求:

(1)每一板带电量:
(2)一个电子在P点具有的电势能;
(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能;
(4)两板间的电场强度:

(1)根据电容的定义式,有
Q=CU=3×10-6×120=3.6×10-4C
即每一板带电量均为3.6×10-4C.
(2)场强为:E=

U
d
120
0.004
=3×104V/m
故P点的电势能为:EpWpo=qEdpo=−1e×3×104V/m×0.002m=-90eV=-1.44×10-17J
即电子在P点的电势能为-90eV.
(3)对电子从P到A过程运用动能定理,得到
Ek=−eUBA=120eV=1.92×10−17J
即电子从B板出发到A板获得的动能为120eV.
(4)根据电压与场强的关系式U=Ed,有
E=
U
d
120
0.004
=3×104V/m

即两板间的电场强度为3×104V/m.
答案解析:(1)平行板电容器的带电量等于某个极板的带电量,根据电容的定义式求解电量即可;
(2)先根据电压与场强的关系式U=Ed求出场强,再根据电势能的定义式求解;
(3)根据动能定理直接列式求解即可;
(4)根据电压与场强的关系式U=Ed求出场强即可.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;电场强度;电势能;电容.

知识点:本题关键是根据电压与场强关系公式U=Ed、电容的定义式和动能定理联立列式求解.