1、颗粒不带电时作自由落体运动,与下极板碰撞前速度为v=√[2g(d/2)]=√(2*10*0.02)=√10/5m/s
因为碰撞时没有动能损失,所以碰撞后颗粒速度大小不变,方向反向.
此后颗粒在重力和电场力的作用下向上运动,电场力方向向上.依题意,颗粒获得最少最量时,应作减速运动,到达上极板时速度刚好减为0.所以
返回时的加速度a=v²/(2d)= (√10/5)²/(2*0.04)=5m/s²
由E=U/d,及mg-qE=ma,可求得
小颗粒至少获得的电荷量q=m(g-a)d/U=0.1*(10-5)*0.04/100=2*10^(-4)库
2、小颗粒上升过程中电场力做的功W=Uq=100*2*10^(-4)=0.02J