如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两极板不带电,上极板接地,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正电粒子流,以某一初速度v
0从两板中央平行于极板射入,由于重力的作用,粒子恰能落到下板中点O处.已知粒子质量为m=2×10
-6 kg,电荷量q=1×10
-8 C,电容器的电容C=1×10
-6 F,g取10m/s
2,不计空气阻力.
(1)求粒子入射速度v
0的大小;
(2)若在两极板间加上适当的恒定电压,要让以速度v
0入射的上述带电粒子,恰好做匀速直线运动从两板间飞出,试确定下极板的带电性质和电荷量?
(1)带电粒子做平抛运动
水平位移:
=v
0t----①
竖直位移:
=
gt
2----②
由①、②得v
0=
=2.5m/s.
(2)粒子受到的重力是竖直向下的,所以电场力要竖直向上,
由于粒子带的是正电,所以下极板带正电.
由平衡条件有qE=mg----③
又E=
----④
Q=CU----⑤
由③、④、⑤得Q=
-----⑥
将数据代入⑥式,解得Q=8×10
-6C.
答:(1)求粒子入射速度v
0的大小是2.5m/s;
(2)下极板带正电,下极板的电荷量是8×10
-6C.