问题
计算题
如图1所示,真空中相距d=5cm的两块平行金属板A、B与电源连接(图中已画出),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=+1.6×10-4 g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,在到
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。
答案
解:(1)电场强度
带电粒子所受电场力
(2)粒子在0~时间内走过的距离为
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
要求粒子不能到达A板,有s<d
由,电势变化频率应满足