问题
问答题
如图所示,水平放置的平行板电容器两板间距为d=8cm,板长为L=25cm,接在直流电源上,有一带电液滴以v0=0.5m/s的初速度从板间的正中点水平射入,恰好做匀速直线运动,当它运动到P处时迅速将下板向上提起
cm,液滴刚好从金属板末端飞出,求:4 3
(1)下极板上提后液滴经过P点以后的加速度大小(g取10m/s2);
(2)液滴从射入开始匀速运动到P点所用时间.
答案
(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力,因为液滴做匀速运动,所以有:
qE=mg,q
=mg,即:qU=mgd.U d
当下板向上提后,d减小,E增大,电场力增大,故液滴向上偏转,在电场中做类平抛运动.
此时液滴所受电场力F′=q
=U d′
,mgd d′
此时加速度a=
=F′-mg m
=mg(
-1)d d′ m
g=2m/s2.1 5
(2)因液滴刚好从金属板末端飞出,所以液滴在竖直方向上的位移是
,设液滴从P点开始在匀强电场中的飞行时间为t1,则:d 2
=d 2
at1 2
,解得t1=21
=d a
s=0.2s,8×10-2 2
而液滴从刚进入电场到出电场时间t2=
=L v0
s=0.5s,25×10-2 0.5
所以液滴从射入开始匀速运动到P点的时间t=t2-t1=0.3s.
答:(1)下极板上提后液滴经过P点以后的加速度大小为2m/s2.
(2)液滴从射入开始匀速运动到P点的时间为0.3s.