Question

如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來兩板不帶電，上極板接地，它的極板長L＝0.1 m，兩板間距離d＝0.4 cm，有一束相同的帶電微粒以相同的初速度先后從兩板中央平行極板射入，由于重力作用微粒能落到下極板上，微粒所帶電荷立即轉移到下極板且均勻分布在下極板上．設前一微粒落到下極板上時后一微粒才能開始射入兩極板間．已知微粒質量為m＝2×10^{－6 kg}，電荷量q＝1×10^{－8 C}，取g＝10 m/s².求：

(1)為使第一個微粒的落點范圍能在下極板的中點，求微粒入射的初速度v₀.

(2)若帶電微粒以第(1)問中的初速度v₀入射，則平行板電容器所獲得的電壓最大值是多少？

Answer 1

解析　(1)第一個微粒進入電容器后只受重力作用，做平拋運動，所以有：＝v₀t，＝gt²

解得v₀＝＝2.5 m/s

(2)當平行板電容器所獲得的電壓最大時，進入電容器的微粒剛好從下極板的右邊緣射出，有：

L＝v₀t₁

＝at

mg－q＝ma

解得U＝6 V

答案　(1)2.5 m/s　(2)6 V