问题 问答题

一带电平行板电容器竖直放置,如图所示,板间距d=0.1m,板间电势差U=1000V.现从A处以速度vA=3m/s水平向左射出一带正电的小球(质量m=0.02g、电荷量为q=10-7C),经过一段时间后发现小球打在A点正下方的B处,(取g=10m/s2

(1)分别从水平方向和竖直方向定性分析从A到B的过程中小球的运动情况;

(2)A、B间的距离.

答案

(1)在水平方向上,小球开始向左做初速度为vA的匀减速运动,速度变为零后向

右做匀加速运动,直到达到B点,过程中加速度不变,由电场力提供外力.

在竖直方向上,小球向下做初速度为零的匀加速运动,直到达到B点,重力提供外力.

(2)水平方向:电场力为F=

U
d
q,加速度a=
F
m

小球向左运动到最远的时间为t=

0-vA
a
=0.03 s.

在这段时间内向左运动的距离x=vAt-

1
2
at2≈0.09 m<0.1 m,不会撞到左壁.

小球达到B点所用时间为T=2t

竖直方向下落距离即为所求hAB=

1
2
gT2=7.2 cm.

答:(1)在水平方向上,小球开始向左做初速度为vA的匀减速运动,速度变为零后向

右做匀加速运动,直到达到B点,过程中加速度不变,由电场力提供外力.

在竖直方向上,小球向下做初速度为零的匀加速运动,直到达到B点,重力提供外力.

(2)7.2 cm

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