(17分)如圖甲所示,A、B兩塊金屬板水平放置,相距為d=0. 6 cm,兩板間加有一周期性變化的電壓,當B板接地(φB=0)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:(g=10 m/s2).
(1)在0~和~T這兩段時間內(nèi)微粒的加速度大小和方向;
(2)若該微粒上升到最高點時速度恰好達到最大,所加電壓的周期T為多少
(3)若該微粒上升到最高點時恰好不與A板相碰,所加電壓的周期T為多少
解:(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=10 m/s2,(2分) 方向向上.(1分)
后半個周期的加速度a2滿足
=30 m/s2,(2分) 方向間下.(1分)
(2)在前時間內(nèi)微粒恰好上升到最高點,這時速度達到最大
(2分)
解得:T=2×10—2s=3.46×10—2s (1分)
(3)前半周期上升的高度.(1分)
前半周期微粒的末速度為 (1分)
后半周期先向上做勻減速運動,設(shè)減速運動時間t1,則3gt1=, (2分)
此段時間內(nèi)上升的高度 (1分)
則上升的總高度為 (1分)
上升過程中不與A板相碰,則,即 (1分)
所加電壓的周期最長為 (1分)
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A、t0時刻,A、B間的靜摩擦力最大,加速度最小 | B、t0時刻,A、B的速度最大 | C、0時刻和2t0時刻,A、B間的靜摩擦力最大 | D、2t0時刻,A、B離出發(fā)點最遠,速度為0 |
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