题目内容
静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量,一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心、沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电荷量为-q,其动能与电 势能之和为-A(0<A<qφ0)。忽略重力,求:
(1)粒子所受电场力的大小。
(2)粒子的运动区间。
(3)粒子的运动周期。
(1)粒子所受电场力的大小。
(2)粒子的运动区间。
(3)粒子的运动周期。
解:(1)由图可知,x=0与x=d(或-d)两点间的电势差为φ0
电场强度的大小
电场力的大小
(2)设粒子在[- x0,x0]区间内运动,速率为v,由题意得:
①
由图可知
②
由①②得:
③
因动能非负,有:
,得
即
④
粒子的运动区间为:
(3)考虑粒子从- x0处开始运动的四分之一周期
根据牛顿第二定律得,粒子的加速度
⑤
由匀加速直线运动
将④⑤代入,得
粒子的运动周期
⑥
电场强度的大小
电场力的大小
(2)设粒子在[- x0,x0]区间内运动,速率为v,由题意得:
由图可知
由①②得:
因动能非负,有:
即
粒子的运动区间为:
(3)考虑粒子从- x0处开始运动的四分之一周期
根据牛顿第二定律得,粒子的加速度
由匀加速直线运动
将④⑤代入,得
粒子的运动周期
练习册系列答案
相关题目
| q |
| m |
| A、x=x0处的电场强度 |
| B、粒子经过x=x0时加速度的大小 |
| C、粒子经过x=x0时的动能与电势能之和 |
| D、粒子经过x=x0时速度的大小 |
| A、粒子从O运动到x1的过程中速度逐渐增大 | ||||||||
| B、粒子从x1运动到x3的过程中,电势能先减小后增大 | ||||||||
C、若v0=
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D、要使粒子能运动到x4处,粒子的初速度v0至少为
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