题目内容
【题目】一个沿x轴方向分布的电场的场强与坐标x关系图像如图所示,仅在
的区间有电场,场强方向不同,大小均为E0,规定+x轴方向为正方向,x=0处电势
为零,一个质量为m、电荷量为+q的带点粒子只在电场力作用下,以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动,其动能与电势能之和为P。
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(1)画出x轴上电势分布的
图像,要求标出最高电势;
(2)确定粒子的运动区间;
(3)一个周期内粒子在x>0区域内的运动时间;
(4)P必须满足的取值范围。
【答案】(1)如图
(2)
(3)
(4)
【解析】(1)如图所示, ![]()
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(2)由题意![]()
动能为零处势能为最大值P,
时,最右位置:![]()
解得:![]()
同理,x<0时,最左位置![]()
则粒子的运动区间
(3)在
区域内的运动由对称的2段组成,每小段里均有
;
解得![]()
故总时间为![]()
(4)做周期性运动的条件为
,故
解得
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