Question

【題目】如圖甲所示,A、B兩塊金屬板水平放置,相距為d=0．6cm,兩板間加有一周期性變化的電壓,當(dāng)B板接地時,A板電勢φA隨時間變化的情況如圖乙所示．現(xiàn)有一帶負(fù)電的微粒在t=0時刻從B板中央小孔射入電場,若該帶電微粒受到的電場力為重力的兩倍,且射入電場時初速度可忽略不計．求:

（1）在0～和～T和這兩段時間內(nèi)微粒的加速度大小和方向;

（2）要使該微粒不與A板相碰,所加電壓的周期最長為多少（g=10m/s2）．

Answer 1

【答案】（1）a1=g，方向向上．a2=3g，方向向下．（2）

【解析】

試題分析：（1）設(shè)電場力大小為F，則F=2mg，對于t=0時刻射入的微粒，在前半個周期內(nèi)，有

F-mg=ma1

又由題意，F(xiàn)=2mg

解得，a1=g，方向向上．

后半個周期的加速度a2滿足F+mg=ma2

得 a2=3g，方向向下．

（2）前半周期上升的高度

前半周期微粒的末速度為v1=gT

后半周期先向上做勻減速運動，設(shè)減速運動時間t1，則3gt1=gT，則得t1＝．

此段時間內(nèi)上升的高度

則上升的總高度為H=h1+h2=

后半周期的T-t1=T時間內(nèi)，微粒向下加速運動，下降的高度．

上述計算表明，微粒在一個周期內(nèi)的總位移為零，只要在上升過程中不與A板相碰即可，則H≤d，即

所加電壓的周期最長為