Question

【題目】如圖所示，有一放射源可以沿軸線ABO方向發(fā)射速度大小不同的粒子，粒子質(zhì)量均為，帶正電荷。A、B是不加電壓且處于關(guān)閉狀態(tài)的兩個(gè)閥門，閥門后是一對(duì)平行極板，兩極板間距為，上極板接地，下極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖（b）所示。O處是一與軸線垂直的接收屏，以O(shè)為原點(diǎn)，垂直于軸線ABO向上為軸正方向，不同速度的粒子打在接收屏上對(duì)應(yīng)不同的坐標(biāo)，其余尺寸見圖（a），其中和均為已知。已知，不計(jì)粒子重力。

（1）某時(shí)刻A、B同時(shí)開啟且不再關(guān)閉，有一個(gè)速度為的粒子恰在此時(shí)通過A閥門，以閥門開啟時(shí)刻作為圖（b）中的計(jì)時(shí)零點(diǎn)，試求此粒子打在軸上的坐標(biāo)位置（用表示）。

（2）某時(shí)刻A開啟，后A關(guān)閉，又過后B開啟，再過后B也關(guān)閉。求能穿過閥門B的粒子的最大速度和最小速度。

（3）在第二問中，若以B開啟時(shí)刻作為圖（b）中的計(jì)時(shí)零點(diǎn)，試求解上述兩類粒子打到接收屏上的坐標(biāo)（用表示）。

Answer 1

【答案】（1）；（2）最大速度；最小速度；（3）兩個(gè)坐標(biāo)分別為

【解析】

試題分析: （1）設(shè)經(jīng)時(shí)間進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)；即在時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間； 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度；在場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為 得

在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角 ；從出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)到打到屏上偏轉(zhuǎn)距離； 得

（2）能穿過閥門B的最短時(shí)間為 對(duì)應(yīng)最大速度；能穿過閥門B的最長(zhǎng)時(shí)間為 對(duì)應(yīng)最小速度

（3）速度最大的粒子將在0時(shí)刻出閥門B，時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)故其偏轉(zhuǎn)距離與第（1）問相同，打在軸上的坐標(biāo)為；速度最小的粒子將在時(shí)刻出閥門B，時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)先向下偏轉(zhuǎn)時(shí)間 ， 再向下偏轉(zhuǎn)（減速） 出電場(chǎng)時(shí)恰好速度水平

； 即兩個(gè)坐標(biāo)分別為