两平行金属板A、B水平放置,一个质量为m=5×10-6kg 的带电微粒以v0=2m/s的水平速度从两板正中位置

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  • 解题思路:(1)当A、B间电压UAB=1.0×103V时,微粒恰好不发生偏转,则知微粒做匀速直线运动,重力与电场力平衡,即可分析微粒的电性,由平衡条件求出电量.(2)研究临界情况:微粒刚好从B板右端和A板右端射出时的情况.微粒在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为0的匀加速运动,由运动学公式求出加速度,由牛顿第二定律求出A板的电势.

    (1)板间场强为 E=

    U

    d=

    1.0×103

    4×10−2=2.5×104V/m

    根据题意,当A、B间电压UAB=1.0×103V时,微粒恰好不发生偏转,则知微粒做匀速直线运动,重力与电场力平衡,可知该微粒带负电,有

    qE=mg

    得 q=

    mg

    E=

    5×10−6×10

    2.5×104=2.0×10−9C

    (2)若微粒刚好从B板右端射出时

    运动时间 t=

    L

    v0

    竖直位移[d/2=

    1

    2a1t2

    解得加速度 a1=16m/s2

    设A板电势为φ1时,由加速度a1=

    mg−q

    φ1

    d

    m]得到 a1=g-

    qφ1

    md

    解得φ1=-600V

    微粒刚好从A板右端射出时,设A板电势为φ2,同理有

    运动时间 t=

    L

    v0

    竖直位移[d/2=

    1

    2a2t2

    解得 a2=16m/s2

    而a2=

    qφ2

    md]-g,解得 φ2=2600V

    则要使微粒从两板间飞出,A板的电势φ的取值为:-600V≤φ≤2600V

    答:(1)该微粒的电性是负电荷,电荷量为2×10-9C.

    (2)令B板接地,要使该微粒能穿过电场,A板的电势为-600V≤φ≤2600V.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;电场强度.

    考点点评: 本题第1问是匀速直线运动,属于力平衡问题;第2问是类平抛运动,难点是分析隐含的临界情况,运用运动的分解法求解电势的范围.