问题 填空题

有两个带电量相等的平板电容器A和B,它们的电容分别为CA和CB,板长分别为LA和LB,两板间距分别为dA和dB,两个电子以相同的初速度沿板长方向(且与场强垂直)分别射入两电容器中,并穿过电场.则:

(1)平行板电容器A和B的电场强度比等于______.

(2)两电子在穿过电场的过程中,动能增加量之比等于______.

答案

(1)由C=

Q
U
可得,A、B电容器两极板间的电势差 
UA
UB
=
1
CA
1
CB
=
CB
CA

对于平行板电容器有:E=

U
d

所以平行板电容器A和B中的电场强度之比

EA
EB
=
UA
dA
UB
dB
=
UA
UB
×
dB
dA
=
CB
CA
×
dB
dA
=
CBdB
CAdA

(2)两电子穿过电场的过程中,动能的增加量等于电场力对电子所做的功

因为电子在电场中做类平抛运动,垂直电场方向做匀速直线运动,由此可得电子穿过电场所用时间之比

tA
tB
=
LA
v
LB
v
=
LA
LB

电子在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,所受的电场力使电子产生加速度,则有:

aA
aB
=
qEA
m
qEB
m
=
EA
EB
=
CBdB
CAdA

则据偏转位移y=

1
2
at2

电子在A、B电场中偏转位移之比:

yA
yB
=
1
2
aAtA2
1
2
aBtB2
=
CBdB
L2A
CAdA
L2A

所以电场力对电子做功之比为:

WA
WB
=
qEAyA
qEByB
=
C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B

即:

EKA
EKB
=
WA
WB
=
C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B

故答案为:(1)

EA
EB
=
CBdB
CAdA

(2)

C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B

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