Question

如圖所示，在水平放置的平行板電容器中(板面很大，板間電壓為U)有一帶負電的微粒沿著與水平成30°角的方向，以的速度朝低電勢板勻速飛去，當微粒到達距高電勢板2cm的O點時，立即把電容器間電壓提高到1.5U，求：

①微粒到達高電勢板所需時間t；

②如果，求它由O點到高電勢板的過程中動能和電勢能的增量．

Answer 1

答案：略
解析：

答案：t=0.2s；， 思路點撥：本題的關鍵問題有二點：①判斷微粒的重力是否可以忽略，依題意，微粒到達O點之前，在電場中做勻速直線運動，即受力平衡，受到一個和電場力平衡的力，這就是重力．②本題研究的是帶電微粒在電場力和重力共同作用下的運動，微粒動能的變化不等于電場力所做的功，而是等于電場力與重力做的功之和． 正確解答：(1)微粒到達O點之前受力平衡，即， 到達O點之后，其合外力和加速度分別是 ． “－”號表示與重力方向相反，豎直向上與成120°，此后微粒將做拋體運動，設其從O點到達高電勢板的時間為t，分解，如圖取向下為正方向，可得 ． 將，． 代入上式，解之得t=0.2s (2)根據(jù)動能定理，得 ． 電勢能的增量等于電場力做功的負值，故 ． 小結點評：計算帶電體在靜電場中運動時是否要考慮重力，常使初學者困惑，由于萬有引力恒量很小，而靜電力恒量很大，所以，一般來說，帶電粒子(指電子、質(zhì)子、α粒子、離子等)受到的電場力遠比它們的重力大，決定它們運動狀態(tài)改變的主要原因是電場力，重力不必考慮．而對于一些帶電液滴、油霧微粒等，雖然它們的質(zhì)量也較小，但相對而言，它們的重力可以跟電場力相比擬，則必須考慮重力(例如密立根油滴實驗)．