如图1所示,平行板电容器带电量为Q,固定在绝缘底座上,两极板竖直放置,整个装置静止在光滑的水平面上,板间距离为d,一个质

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  • 解题思路:从题中v-t图象提供信息可知粒子的运动规律,从图象中可知得出加速度;由牛顿第二定律可以求出电场强度;根据U=Ed可以求出电容器的电压;根据

    电容C=[Q/U]可以求电容,由动量定恒及能量守恒可以求电容器及底座总质量等.

    答案有多种

    (1)从题中v-t图象提供信息可知,弹丸在电容器内两平行板间电场力作用下先做匀减速直线运动,速度减为零后,再向右做匀加速直线运动,在t1时刻刚好离开电容器,做匀速运动,速度为v1

    从图象可得弹丸的加速度大小为:a=

    v0+v1

    t1

    (2)设电场强度为E,由牛顿定律得qE=ma

    解得:E=

    m(v0+v1)

    qt1

    (3)电容器电压U=Ed=

    m(v0+v1)

    qt1d

    (4)电容器的电容C=[Q/U]=

    qQt1

    m(v0+v1)d

    (5)设电容器最后速度为v,电容器及底座总质量为M,

    由动量定恒:m v0=M v-m v1

    能量守恒:[1/2m

    v20=

    1

    2MV2+

    1

    2m

    v21]

    解得:电容器及底座总质量为M=

    m(v0+v1)

    v0−v1

    (6)弹丸及电容器组成的系统在整个运动过程中,能量守恒:

    弹丸及电容器的总能量E0=[1/2m

    v20]

    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.

    考点点评: 本题是开放题,答案较多,关键抓住粒子的运动规律进行求解,难度适中.

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