计算题18.0分
物理

23.如图甲所示,A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板,长为L,两板加电压后板间可视为匀强电场,图乙表示一个周期性变化的交变电压。t=0时,将图乙中交变电压加在A、B两板上,此时恰好有一个质量为m、电荷量为q的粒子在两板中央沿平行两板中线以速度v0射入电场(忽略粒子的重力)。若此粒子离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出。

求:

(1)A、B两板上所加交变电压的频率应满足的条件;

(2)该交变电压U0的取值范围。

正确答案及相关解析

正确答案

解析:(1)由于粒子水平方向匀速运动,故穿过两板时间为t=。离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出,则竖直速度分量为零,则它在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍,即t=nT(n=1,2,3,…)

交变电压的频率应为f==(其中,n=1,2,3,……)

(2)一个周期内,粒子的侧向位移为

欲刚好不打在板上且水平射出,必须≥ny

所以得U0 (n=1,2,3,…)。

解析

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知识点

带电粒子在匀强电场中的运动