Question

16．如圖所示，帶負電的小球靜止在水平位置的平行板電容器兩板間，距下板0.8cm，兩板間的電勢差為300V．如果兩板間電勢差減小到60V，則帶電小球運動到極板上需多長時間？

Answer 1

分析 帶負電的小球靜止時，重力與電場力平衡．當電勢差減小時，電場力減小，小球向下做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律求加速度，由運動學位移時間公式求時間．

解答 解：以帶電小球為研究對象，設(shè)它帶電量為q，則帶電小球受重力mg和電場力qE的作用．
當U₁=300 V時，小球平衡，則有：mg=q$\frac{{U}_{1}}s0iyk0o$ ①
當U₂=60V時，帶電小球所受的電場力減小，則小球?qū)⑾蛳掳遄鰟蚣铀僦本�運動，由牛頓第二定律有：
    mg-q$\frac{{U}_{2}}gu0gyas$=ma ②
聯(lián)立①②代入數(shù)據(jù)，得 mg-$\frac{1}{5}$mg=ma，
即 a=$\frac{4}{5}$g=$\frac{4}{5}×10$=8m/s²．
由運動學公式，有 $\frac{1}{2}$at²=h
 得，t=$\sqrt{\frac{2h}{a}}$=$\sqrt{\frac{2×0.008}{8}}$s≈0.045s
答：帶電小球運動到極板上需時間為0.045s．

點評 本題是應(yīng)用牛頓第二定律和運動學公式結(jié)合分析和處理帶電粒子在電場中勻加速運動的問題，只要轉(zhuǎn)變觀念，把電場力當作一種力，方法與力學方法相同，一定會正確作答．