Question

18．如圖所示，帶等量異種電荷的平行金屬板，其間距為d，兩板間電勢(shì)差為U，極板與水平方向成37°角放置，有一質(zhì)量為m的帶電微粒，恰好沿水平方向穿過(guò)板間勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域．求：
（1）微粒帶何種電荷？
（2）微粒的加速度多大？
（3）微粒所帶電荷量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)粒子恰好沿水平方向運(yùn)動(dòng)，可知，電場(chǎng)力與重力的合力，從而確定電場(chǎng)力的方向，再由力的合成，結(jié)合三角函數(shù)，即可求解；
（2、3）根據(jù)粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合力的平行四邊形定則，與牛頓第二定律，可知，加速度的大小，再由平衡方程，即可求解．

解答 解：由于微粒恰好做直線運(yùn)動(dòng)，表明微粒所受合外力的方向與速度的方向在一條直線上，即微粒所受合外力的方向在水平方向，微粒受到重力mg和電場(chǎng)力Eq的作用．
（1）微粒的受力如圖所示，由于微粒所受電場(chǎng)力的方向跟電場(chǎng)線的方向相反，故微粒帶負(fù)電荷．
（2）根據(jù)牛頓第二定律有：
F_合=mgtan θ=ma
解得：a=gtanθ=$\frac{3}{4}$g
（3）根據(jù)幾何關(guān)系有：Eqcosθ=mg
而E=$\frac{U}ybtq1dq$
解得：q=$\frac{5mgd}{4U}$；
答：（1）微粒帶負(fù)電荷；
（2）微粒的加速度$\frac{3}{4}$g；
（3）微粒所帶電荷量是$\frac{5mgd}{4U}$．

點(diǎn)評(píng) 考查由粒子的運(yùn)動(dòng)情況來(lái)確定受力情況，掌握牛頓第二定律與動(dòng)能定理的應(yīng)用，理解力的平行四邊形定則的運(yùn)用，注意粒子沿水平方向運(yùn)動(dòng)是解題的突破口．