Question

【題目】水平放置的平行金屬板AB間的距離d=0．1m，板長(zhǎng)L=0．3m，在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板，小孔恰好位于AB板的正中間，距金屬板右端x=0．5m處豎直放置一足夠大的熒光屏，現(xiàn)在AB板間加如圖（b）所示的方波形電壓，已知U0=1．0×102V，在擋板的左側(cè)，有大量帶正電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板，粒子的質(zhì)量m=1．0×10-12kg，電荷量q=1．0×10-7C，速度大小均為v0=1．0×104m/s，帶電粒子的重力不計(jì)，求：

（1）粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；

（2）t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度；

（3）如果撤去帶有小孔的擋板，求熒光屏上出現(xiàn)粒子的區(qū)域．

Answer 1

【答案】（1）t＝3×105s （2）, （3）距離O點(diǎn)下方

【解析】

試題分析：（1）從t=0時(shí)刻進(jìn)入的帶電粒子水平方向速度不變．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間

t＝L/v0＝3×105s，正好等于一個(gè)周期．

（2）從t=0時(shí)刻進(jìn)入的帶電粒子豎直方向先加速后減速，加速度大小為

射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度

離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為：

（3）根據(jù)速度—時(shí)間圖象可知所有粒子離開(kāi)電場(chǎng)的速度大小和方向都相同．

t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子正向偏轉(zhuǎn)位移最大：

若粒子進(jìn)入的位置合適，粒子可以從極板的下邊沿離開(kāi)電場(chǎng)．t＝2×105s時(shí)刻進(jìn)入的粒子反向偏轉(zhuǎn)過(guò)程中位移最大時(shí)速度減小到0的時(shí)候，若粒子位置合適，粒子此時(shí)剛好到達(dá)下極板，隨后開(kāi)始加速，時(shí)間為t＝1×105s（此粒子上面的粒子將打在上極板上而不能離開(kāi)電場(chǎng)），此粒子正向偏轉(zhuǎn)為，即粒子出射的最上邊界．

,

熒光屏上出現(xiàn)粒子區(qū)域的上邊界為距離O點(diǎn)下方

下邊界為距離O點(diǎn)下方