试题与答案

如图所示,在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器,板间距离为d,电容为C,上

题型:选择题

题目:

如图所示,在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器,板间距离为d,电容为C,上板B接地.现有大量质量均为m、带电量均为q的小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入,第一滴油滴正好落到下板A的正中央P点.如果能落到A板的油滴仅有N滴,且第N+l滴油滴刚好能飞离电场,假定落到A板的油滴的电量能被板全部吸收,不考虑油滴间的相互作用,重力加速度为g,则下列说法错误的是(  )

A.第1滴油和第N+1滴油滴运动时间之比为1:2

B.落到A板的油滴数N=

3Cdmg
8q2

C.第N+1滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于

mgd
8

D.第N+1滴油滴通过电场的整个过程所减少的机械能等于

3mgd
8

答案:

(1)第一个粒子在极板间做平抛运动,设上极板的长度为L,得:

水平位移:

L
2
=v0t1

竖直位移:

d
2
=
1
2
a
t21
=
1
2
g
t21

第(N+1)粒子做类平抛运动运动,得:

L=v0t2

所以:

t1
t2
=
1
2
.故A正确;

(2)设以上述速度入射的带电粒子,最多能有n个落到下极板上.则第(N+1)个粒子的加速度为a,

由牛顿运动定律得

mg-qE=ma

其中E=

U
d
=
Q
Cd
=
nq
Cd

a=g-

nq2
Cmd

第(N+1)粒子做匀变速曲线运动 y=

1
2
a
t22
=
1
2
g
t22

第(N+1)粒子不落到极板上,则y≤

d
2

联立以上公式得:N=

3gCmd
4q2
故B错误;

(3)第(N+1)粒子运动过程中重力和电场力做功等于粒子动能的增大,W=mg

d
2
-qE
d
2

代人数据得:W=

mgd
8
,故C正确;

(4)第(N+1)粒子运动过程中电场力做功等于粒子减少的机械能:W=qE

d
2
=
3mgd
8
.故D正确.

该题要求选择错误的选项,故选:B

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