Question

【題目】水平放置的平行金屬板AB間的距離d=0．1m，板長(zhǎng)L=0．3m，在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板，小孔恰好位于AB板的正中間，距金屬板右端x=0．5m處豎直放置一足夠大的熒光屏，現(xiàn)在AB板間加如圖（b）所示的方波形電壓，已知U0=1．0×102V，在擋板的左側(cè)，有大量帶正電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板，粒子的質(zhì)量m=1．0×10-7kg，電荷量q=1．0×10-2C，速度大小均為v0=1．0×104m/s，帶電粒子的重力不計(jì)，則：

（1）求粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；

（2）求t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子離開電場(chǎng)時(shí)在豎直方向的位移；

（3）若撤去擋板，求熒光屏上出現(xiàn)的光帶長(zhǎng)度。

Answer 1

【答案】（1）

（2）

（3）0．095m

【解析】

試題分析:（1）進(jìn)入電場(chǎng)的粒子在水平方向不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)L=v0t

電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間

（2）電子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間一共是，根據(jù)兩極板電壓變換圖b，豎直方向其中電子勻加速運(yùn)動(dòng)，電子勻減速直線運(yùn)動(dòng)，

由于電壓大小一樣，所以加速度大小相等

離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向位移

（3）擋板去后，所有粒子離開電場(chǎng)的速度都相同。示意圖如下

t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子，正向偏轉(zhuǎn)位移最大，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程沒有速度反向

若粒子進(jìn)入的位置合適，粒子可以從極板的上邊沿離開電場(chǎng)。

時(shí)刻進(jìn)入的粒子反向偏轉(zhuǎn)過(guò)程中位移最大是速度減小到0的時(shí)候，若粒子位置合適，粒子此時(shí)剛好到達(dá)下極板，隨后開始加速，時(shí)間為，此粒子下面的粒子將打在下極板上而不能離開電場(chǎng)。

次粒子正向偏移為

根據(jù)離開粒子速度大小方向相同，判斷打在熒光屏上面的光帶長(zhǎng)度為