题目内容
【题目】如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一个小孔P、Q,P、Q连线垂直金属板,两板间距为d。现从P点处连续不断地有质量为m、带电荷量为+2e的带电粒子(重力不计),沿PQ方向放出,粒子的初速度可忽略不计。在t=0时刻开始在A、B间加上如图乙所示交变电压(A板电势高于B板时,电压为正),其电压大小为U、周期为T。带电粒子在A、B间运动过程中,粒子间相互作用力可忽略不计。
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求:(1)进入到金属板之间的带电粒子的加速度;
(2)若两板间距足够宽,在t=0时刻放出的粒子,假设经过n周期后,恰好离开B板,求n的表达式;
(3)如果只有在每个周期的0~
时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出,则上述物理量d、m、q、U、T之间应满足的关系。
【答案】
【解析】
试题分析:(1)
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联立解得![]()
(2)一个周期
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n个周期:
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(3)带电粒子经电场到达Q点,若此时粒子速度为0,可看作粒子恰好从Q飞出,则粒子在电场中运动为先匀加速后匀减速运动,由于加速度大小相等,由运动的对称性知,粒子的总位移为:
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代入上式得:
;
要使粒子从Q飞出,需有
,即
,
可得物理量之间满足条件为:
;
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