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两平行金属板A、B水平放置,一个质量m=5×10-6kg的带电微粒以υ0=2m/s的水平初速度从两板正中央位置射入电场,如图所示,A、B两板间的距离d=4cm,板长L=10cm.

(1)当A、B间的电压UAB=1000V时,微粒恰好不偏转,沿图中直线射出电场,求该粒子的电量.
(2)令B板为电势零点,A板电势高于B板电势,欲使该微粒射出偏转电场,求AB板电势差的最大值和最小值.
人气:320 ℃ 时间:2019-10-26 19:35:44
解答
(1)当UAB=1000V时,重力跟电场力平衡,微粒沿初速方向做匀速直线运动,
由q
UAB
d
=mg得:q=
mgd
UAB
=2×10-9C.
因重力方向竖直向下,故电场力方向必须竖直向上.
又场强方向竖直向下(UAB>0),所以微粒带负电.
(2)当qE>mg时,带电微粒向上偏.设微粒恰好从上板右边缘飞出时AB板电势差为UAB
此时,微粒在水平方向做匀速运动,在竖直方向作加速度为a=
qUAB
md
−g
的匀加速运动,
d
2
1
2
at2
 和t=
L
v0
得:UAB1=
mv02d2+mgdL2
qL2
=2600V.
当qE<mg时,带电微粒向下偏转,竖直方向加速度为a=g-
qUAB2
md

同理可得:UAB2=600V.
所以,要使微粒射出偏转电场,UAB最大值为2600V,最小值为600V.
答:(1)当A、B间的电压UAB=1000V时,微粒恰好不偏转,沿图中直线射出电场,则该粒子的电量为2×10-9C的负电荷.
(2)令B板为电势零点,A板电势高于B板电势,欲使该微粒射出偏转电场,则AB板电势差的最大值为2600V,最小值为600V.
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