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4.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A,B分別接在恒壓電源上,兩級板間距為3cm,平行板電容器的電容為1×10-9F,電容器帶電荷量為6×10-8C,A極板接地,若板間有一帶點微粒,其質量為m=4.0×10-4kg,恰在板間C點處于靜止狀態(tài),則該微粒帶電量-6.7×10-7C,其在距B板為2cm的C點處的電勢能為1.34×10-5J.(g取10N/kg)

分析 根據(jù)電場力與重力平衡,即qE=mg,再依據(jù)電容定義式C=QU,與兩板之間為勻強電場E=Urnx9lrb,即可求解微粒的電量;再由A與C間電勢差UAC=EdAC,及UACAC,求解C點的電勢,最后由EPC=qφC,即可求解.

解答 解:根據(jù)電場力與重力平衡,即qE=mg,
且電容定義有C=QU,及E=U953dj91,
那么Q=Cmgqd
則有:q=mgdCQ=4×104×10×0.03×1×1096×108C≈6.7×10-7C.
由于電場力方向向上,而電場強度方向向下,因此此微粒帶負電;
而兩板之間為勻強電場E=QCd=6×1081×109×0.03=2×103 V/m 方向豎直向下.
C點距A板間距離為dAC=d-dBC=1 cm
A與C間電勢差UAC=EdAC=20 V
又UACAC,φA=0可得φC=-20 V.
那么該微粒在距B板為2cm的C點處的電勢能EPC=qφC=-6.7×10-7×(-20)=1.34×10-5J
故答案為:-6.7×10-7C,1.34×10-5J.

點評 本題考查了電容的定義式勻強電場中場強與電勢差的關系和電場力移動電荷做功,注意求解某點電勢能時,要將電荷量的電性,及電勢的正負代入計算.

練習冊系列答案
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