物理题：一对平行金属板水平放置在真空中,两极板间距离为4cm,电压为100V...
一对平行金属板水平放置在真空中,两极板间距离为4cm,电压为100V.有一个原来不带电的质量为O.lg的小颗粒从平行金属板两板的中点处自由下落.设小颗粒和下极板碰撞时没有...
一对平行金属板水平放置在真空中,两极板间距离为4cm,电压为100V.有一个原来不带电的质量为O.lg的小颗粒从平行金属板两板的中点处自由下落.设小颗粒和下极板碰撞时没有动能损失,并能从下极板获得若干电荷量,问:
（1）小颗粒至少获得多少电荷量才能上升到达金属板的上极板 ？
(2)小颗粒上升过程中电场力做了多少功 ？ 展开
（1）小颗粒至少获得多少电荷量才能上升到达金属板的上极板 ？
(2)小颗粒上升过程中电场力做了多少功 ？ 展开
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1、颗粒不带电时作自由落体运动，与下极板碰撞前速度为v=√[2g(d/2)]=√(2*10*0.02)=√10/5m/s
因为碰撞时没有动能损失，所以碰撞后颗粒速度大小不变，方向反向。
此后颗粒在重力和电场力的作用下向上运动，电场力方向向上。依题意，颗粒获得最少最量时，应作减速运动，到达上极板时速度刚好减为0。所以
返回时的加速度a=v²/(2d)= (√10/5)²/(2*0.04)=5m/s²
由E=U/d，及mg-qE=ma，可求得
小颗粒至少获得的电荷量q=m(g-a)d/U=0.1*(10-5)*0.04/100=2*10^(-4)库
2、小颗粒上升过程中电场力做的功W=Uq=100*2*10^(-4)=0.02J
因为碰撞时没有动能损失，所以碰撞后颗粒速度大小不变，方向反向。
此后颗粒在重力和电场力的作用下向上运动，电场力方向向上。依题意，颗粒获得最少最量时，应作减速运动，到达上极板时速度刚好减为0。所以
返回时的加速度a=v²/(2d)= (√10/5)²/(2*0.04)=5m/s²
由E=U/d，及mg-qE=ma，可求得
小颗粒至少获得的电荷量q=m(g-a)d/U=0.1*(10-5)*0.04/100=2*10^(-4)库
2、小颗粒上升过程中电场力做的功W=Uq=100*2*10^(-4)=0.02J
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