带有等量异种电荷的两个金属板A和B水平放置,相距为d(d远小于板的长和宽),一个带正电的油滴M悬浮在两板的正中央,处于平

带有等量异种电荷的两个金属板A和B水平放置,相距为d(d远小于板的长和宽),一个带正电的油滴M悬浮在两板的正中央,处于平衡,油滴的质量为m,带电量为q,如图所示.在油滴的正上方距A板d处有另一个质量也为m的带正电的油滴N,油滴N由静止释放后,可以穿过A板上的小孔,进入两金属板间与油滴M相碰,并立即结合成大油滴(设在碰撞瞬间不考虑重力、电场力的影响)整个装置处于真空环境中,如不计油滴M、N间的库仑力和万有引力以及金属板的厚度,要使油滴N能与M相碰,且结合成大油滴(油滴可视为质点)又不至于与金属板B相碰.求
(1)两个金属板A、B间的电压是多少?哪一个板的电势较高?
(2)油滴N所带电量的范围是多少?
Leozhou76 1年前 已收到1个回答 举报

kitty20 花朵

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(1)油滴M带正电,在两金属板之间处于平衡,则B板电势较高,
由平衡得: mg=
qU
d 可得两板电压: U=
mgd
q
(2)设油滴N带电量为Q,油滴N与M相碰前的瞬间速度为v 0 ,有: mg(d+
d
2 )-
QU
2 =
1
2 m v 0 2
油滴N能与M相碰应有: mg(d+
d
2 )-
QU
2 =
1
2 m v 0 2 >0
求得电量:Q<3q
油滴N和M相碰后,结合成大油滴,设速度为v,有mv 0 =(m+m)v
可得: v=
v 0
2 =

(3qU-QU)
4m
此后,大油滴向下运动,不碰到B板,有
1
2 2m v 2 <
(Q+q)U
2 -
2mgd
2
代入v和U的值,解得: Q>
5q
3
所以油滴所带电量的范围是:
5q
3 <Q<3q
答:(1)两个金属板A、B间的电压是 U=
mgd
q .B板电势较高.
(2)油滴N所带电量的范围是
5q
3 <Q<3q .

1年前

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