题目

如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L＝0.4 m，两板间距离d＝4×10－3 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下极板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5 kg，电荷量q＝＋1×10－8 C，g＝10 m/s2．求： （1）微粒入射速度v0为多少？ （2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，所加的电压U应取什么范围？ 答案：（1）10 m/s （2）120 V ≤U≤200 V 【详解】 （1）粒子刚进入平行板时，两极板不带电，粒子做的是平抛运动，则有： 水平方向有：   竖直方向有：   解得： v0=10m/s （2）由于带电粒子的水平位移增加，在板间的运动时间变大，而竖直方向位移不变，所以在竖直方向的加速度减小，所以电场力方向向上，又因为是正电荷，所以上极板与电源的负极相连，当所加电压为U1时，微粒恰好从下板的右边缘射出，则有：   根据牛顿第二定律得：   解得： U1=120V 当所加电压为U2时，微粒恰好从上板的右边缘射出，则有：   根据牛顿第二定律得：   解得： U2=200V 所以所加电压的范围为： 120V≤U≤200V

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