题目内容
(16分)如图所示的装置,U1是加速电压,紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板,板长为L,两板间距离为d。一个质量为m,带电量为-q的质点,经加速电压加速后沿两金属板中心线以速度v0水平射入两板中。若在两水平金属板间加一电压U2,当上板为正时,带电质点恰能沿两板中心线射出;当下板为正时,带电质点则射到下板上距板的左端L/4处,为使带电质点经u1加速后沿中心线射入两金属板,并能够从两金属之间射出,问:两水平金属板间所加电压应满足什么条件,及电压值的范围。
解:当两金属板间电压为U2,上板为正时:
①
下板为正时: ②
由①、②解出: a=2g ③
带点质点射到下板距左端L/4处,在竖直方向作匀加速直线运动
④ ⑤
为使带电质点射出金属板,质点在竖直方向运动应有
⑥ ⑦
a′是竖直方向的加速度,t2是质点在金属板间运动时间
⑧
若a′的方向向上则两金属板应加电压为U′上板为正有⑨
若a′的方向向下则两极间应加电压U″上板为正有 ⑩
为使带电质点从两板间射出,两板间电压U始终应上极为正9U2/8>U>7U2/8
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