题目内容

23.如图1所示,真空中相距d=5 cm的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出),其中B板接地(电势为零),A板电势变化的规律如图2所示。

       

     将一个质量m=2.0×10-27 kg,电量q=+1.6×10-19 C的带电粒子从紧临B板处释放,不计重力。求

(1)在t=0时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小;

(2)若A板电势变化周期T=1.0×10-5 s,在t=0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放,粒子到达A板时动量的大小;

(3)A板电势变化频率多大时,在t=到t=时间内从紧临B板处无初速释放该带电粒子,粒子不能到达A板。

(1)

(2)

(3)

解析:(1)电场强度

    带电粒子所受电场力F=qE=,F=ma

    a==4.0×109 m/s2

(2)粒子在0~时间内走过的距离为a()2=5.0×10-2 m

    故带电粒子在t=时恰好到达A板

    根据动量定理,此时粒子动量

    p=Ft=4.0×10-23 kg·m/s

(3)带电粒子在t=~t=向A板做匀加速运动,在t=~t=向A板做匀减速运动,速度减为零后将返回。粒子向A板运动可能的最大位移

    s=2×a()2=aT2

    要求粒子不能到达A板,有s<d

    由f=,电势变化频率应满足

    f>=5×104 Hz


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