Question

【題目】如圖所示，水平放置的平行板電容器的兩極板M、N接上直流電源，兩極板間的距離為L＝15 cm.上極板M的中央有一小孔A，在A的正上方h處的B點有一小油滴自由落下．已知小油滴的電荷量q＝3.5×10－14 C、質量m＝3.0×10－9 kg.當小油滴即將落到下極板時速度恰好為零．兩極板間的電勢差U＝6×105 V．求：（不計空氣阻力，取g＝10 m/s2）

（1）兩極板間的電場強度E的大小為多少？

（2）設平行板電容器的電容C＝4.0×10－12 F，則該電容器所帶電荷量Q是多少？

（3）B點在A點的正上方的高度h是多少？

Answer 1

【答案】（1）4×106V/m；（2）2.4×10-6C；（3）0.55m

【解析】

（1）平行板電容器極板間為勻強電場：

①

場強方向由M板垂直指向N板；

（2）平板電容器的電容C=4.0×10-12F，據電容器的定義式C=Q/U得：

；

（3）小油滴下落過程中，先受重力，在M板以上做自由落體運動；進入勻強電場后，受重力和電場力作用，小油滴做勻減速運動，到達N板速度為零，以此過程為研究對象，由動能定理得：

②

聯立①②解之得：h=0.55m