)如图13所示,两块平行金属板A、B水平放置,板间距离为d,两金属板分别与电源的正、负极相连接。在距离B板d/2处的O点有一个质量为m的带电液滴恰好保持静止状态,液滴所带电荷为q。
(1)求电源的电动势。
(2)若保持两金属板与电源的连接,将A极板向上移动使两极板间的距离增
大到2d,液滴将会向哪个极板运动?A板上移后,液滴从O点由静止开始释
放,经过多长时间能到达极板上?
(3)若将两板竖直放置,保持电源电动势及两板间的距离d不变,将该液滴仍
从两金属板间的中点位置由静止释放,设金属板足够长。求该液滴运动到达金
属板上的速度大小。
(1) (2)t =(3)v =
(1)液滴处于静止状态,受力平衡,设电源电动势为E,则:
= mg, (2分)
解得:E =。 (2分)
(2)将A极板向上移动使两极板间的距离增大到2d,电场强度变小,电场强度变小,电场力减小,液滴向B板运动。 (2分)
设液滴的加速度为a,根据牛顿第二定律
mg –, (2分)
设液滴运动到B板的时间为t,根据运动学规律:
, (2分)
由以上两式解得: t =。 (2分)
(3)两金属板竖直放置后,液滴在竖直方向作自由落体运动,水平方向在电场力的作用下作匀加速直线运动。设水平方向的加速度为a1,运动到极板的时间为t,根据牛顿第二定律,在水平方向:= ma1,解得:a1 = g。 (2分)
,解得:t =。 (2分)
设液滴到达金属板时沿电场方向的速度大小为vx,竖直方向的速度大小为vy则
vx = vy = gt =, (1分)
则液滴到达极板时的速度大小为
v =。 (1分)