问题: 高中电学
水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上级板接地,极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4cm,有一束由相同粒子组成的带电粒子流从两板中央平行于板射入,由于重力作用,粒子能落到下板上。已知粒子质量为m=2*10^-6kg,电荷量q=1*10^-8c,电容器的电容C=10^-6F.求:
1 为使第一个粒子能落在下板中点o到紧靠边缘B之间,粒子入射速度Vo应为多大。
2以上速度入射的带电粒子,最多能有多少个落到下级板上?(g=10m/s2)
解答:
粒子做平抛,所以竖直方向上,自由落体:
d/2 =(1/2)gt^
===>t = 0.02s
要使粒子能落O---->B点,水平方向的运动距离应为:
S 取值区间[L/2 ,L]
V =S/t
===> V的取值区间[2.5m/s ,5m/s]
2、要使落到下极板上的带电粒子数最多,速度应为最小值,即2.5m/s
此时,第一颗粒子会落于O点。
先分析这个速度下,使粒子不落在极板上的临界条件。
要使粒子不落在极板上,当粒子竖直方向上的位移为d/2 时,水平方向的位移大于L
当极板上落有带电粒子时,极板会对极板间的运动带电粒子产生向上的电场力F。
所以d/2 =(1/2)[(mg -F)/m]t^
S=vt>L
解得:F>1.5*10^5N
电场强度 E=F/Q >1500T
极板电压为U=ED>6v
极板上的电量为Q=UC>6*10^6
落在极板上的微粒数 n =Q/q >200
临界值200:
当n=200时,粒子仍能落在板的B端。
当n=201时,粒子不能落在板上。
所以共有201个落在板上。
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