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15.某个质量为m=5×10-7kg,电量为q=-1×10-9C的带电微粒以1m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B正中央水平飞入板间,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm.
(1)若带电微粒恰好沿直线穿过板间,求A、B间的电势差?(g=10m/s2
(2)当UAB=200V时,通过计算判断微粒能否从板间飞出?

分析 (1)根据电场力等于重力,则可确定A极板的极性;求出电场强度,由U=Ed.
(2)由运动的独立性分别分析水平和竖直方向上的运动情况,从而分析微粒能否从板间飞出.

解答 解:(1)由匀速运动受力平衡,电场力等于重力,且电荷为负电荷,故A极板为正极板
若刚好沿直线飞出则:mg=Eq      
电压:U=Ed 
代入数据得:U=100V  
(2)当电压为200伏时,2U=E1d
牛顿第二定律得:E1q-mg=ma  
得:a=g
粒子做类平抛运动:L=V0t      
解得偏转位移应为:
y=0.05m=5cm  所以不能从板间飞出.
答:(1)A为正极板,A、B间的电势差1000V
(2)当UAB=200V,带电粒子不能从板间飞出.

点评 本题考查重力与电场力大小的关系,要注意明确粒子在电场中做类平抛运动,处理的基本方法为运动的合成和分解,要注意明确水平方向上的匀速运动和竖直方向上的匀加速直线运动相互独立互不干扰,但时间一定是相同的.

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