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...
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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,它们的比荷均为2×1010 C/kg,速度均为4×106 m/s,距板右端l/2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流电,由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期,故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场,不计离子重力.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)64 cm2.(2)0.012 8 s
(1)设离子恰好从极板边缘*出时极板两端的电压为U0,
水平方向:l=v0t ①
竖直方向:=at2 ②
又a= ③
由①②③得U0==128 V
即当U≥128 V时离子打到极板上,当U<128 V时离子打到屏上,
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y=d,
又由对称*知,打到屏上的总长度为2d
则离子打到屏上的区域面积为S=2da=64 cm2.
(2)在前T,离子打到屏上的时间:
t0=×0.005 s=0.003 2 s,
又由对称*知,在一个周期内,打到屏上的总时间
t=4t0=0.012 8 s.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:计算题