Question

【題目】如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間的距離為d，上板正中有一小孔。質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰為零（空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g）。求：

（1）小球到達(dá)小孔處的速度；

（2）極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電容器所帶電荷量；

（3）小球從開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間。

Answer 1

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

（1）小球到達(dá)小孔前是自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度位移關(guān)系公式，有：v2=2gh

解得： ①

（2）對(duì)從釋放到到達(dá)下極板處過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理列式，有：mg（h+d）-qEd=0

解得：②

電容器兩極板間的電壓為：

電容器的帶電量為：

（3）加速過(guò)程：

mgt1=mv…③

減速過(guò)程，有：

（mg-qE）t2=0-mv…④

t=t1+t2…⑤

聯(lián)立①②③④⑤解得：