解题思路:(1)对油滴M,进行受力分析,由平衡条件列式即可求解;(2)N带正电,设带电量为Q.设N与M碰前的速度为v1,由动能定理列式,M,N相碰后结合成一个大油滴时,大油滴速度为v,由动量守恒定律列式,结合成的大油滴恰好不与金属板B相碰的临界条件是:大油滴运动到金属板B时速度为0,由动能定理列式,联立方程即可求解.
(1)油滴M带正电,所受的电场力方向向上,则板间电场方向向上,所以B板电势较高;
因油滴M在两金属板之间处于平衡,有
mg=q[U/d]
所以电势差U=[mgd/q].
(2)油滴N与M相碰后,要不落到B板上,油滴N带正电.
设油滴N带电量为Q,油滴N与M碰前的速度设为v0,有:
[1/2m
v20]=mg(d+[d/2])-[QU/2]
油滴N能与M相碰,[1/2m
v20]=mg(d+[d/2])-[QU/2]>0可得 Q<3q;
设油滴M与N相碰后结合成大油滴的速度为v,取向下为正方向,
根据动量守恒得
mv0=(m+m)v
解得 v=
v0
2=
3gd−
gdQ
q
2
此后,大油滴向下运动,不碰到B板,需有
[1/2]•2mv2<(
(Q+q)U
2-2mg•
d
2
解得:Q>[5/3q
所以油滴N带电量可能是3q<Q<
5
3]q
答:(1)两个金属板A、B间的电压是[mgd/q].B板的电势较高;
(2)油滴N带正电荷,电量可能是3q<Q<[5/3]q.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;匀强电场中电势差和电场强度的关系;带电粒子在混合场中的运动.
考点点评: 本题主要考查了动能定理、动量守恒定律的直接应用,要知道结合成的大油滴恰好不与金属板B相碰的临界条件是:大油滴运动到金属板B时速度为0.