一平行板电容器长l=10cm,宽a=8cm,板间距d=4cm,在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源,沿着两板中心...
问题详情:
一平行板电容器长l=10 cm,宽a=8 cm,板间距d=4 cm,在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源,沿着两板中心平面,连续不断地向整个电容器*入离子,它们的均为5×10-11 kg/C,速度均为4×106 m/s,距板右端处有一屏,如图(*)所示,如果在平行板电容器的两极板间接上如图(乙)所示的交变电压,由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交变电压的周期,故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场.试求:
(1)离子打在屏上的区域面积;
(2)在一个周期内,离子打到屏上的时间.
【回答】
(1)设离子恰好从极板边缘*出时的电压为U0
水平方向:l=v0t①
竖直方向:=at2②
a=③
由①②③得
U0=
= V
=128 V
当U>128 V时打到极板上
当U≤128 V时打到屏上
利用推论:打到屏上的离子好像是从极板中心沿直线*到屏上.
由此可得=
解得打到屏上的长度为y=d
又由对称*知,总长度为2d
区域面积为S=2y·a=2ad=2×8×10-2×4×10-2 m2=6.4×10-3 m2.
(2)在前T,有离子打到屏上的时间
t0=×0.005 s=0.0032 s
又由对称*知,在一个周期内,打到屏上的总时间
t=4t0=0.0128 s.
*:(1)6.4×10-3 m2 (2)0.0128 s
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:计算题