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如图甲所示,水平放置的平行金属板 A、B,两板的中央各有一小孔 O1、O2,板间...

如图甲所示,水平放置的平行金属板 A、B,两板的中央各有一小孔 O1、O2,板间距离为 d,开关 S 接1.当 t=0 时,在 a、b 两端加上如图乙所示的电压,同时,在 c、d 两端加上如图丙所示的电压.此时,一质量为 m 的带负电微粒 P 恰好静止于两孔连线的中点处( P、O1、O2在同一竖直线上).重力加速度为 g,不计空气阻力.manfen5.com 满分网
(1)若在 t=manfen5.com 满分网时刻,将开关 S 从1扳到2,当 ucd=2U时,求微粒 P 加速度的大小和方向;
(2)若要使微粒P以最大的动能从A板中的小孔O1射出,问在 t=manfen5.com 满分网到t=T之间的哪个时刻,把开关S从1扳到2?ucd的周期T至少为多少?
当平行金属板AB通入乙图电压时,带电微粒恰好处于静止状态.当通入丙图电压时,从而可根据牛顿第二定律算出微粒的加速度;要使微粒P以最大的动能从A板中的小孔O1射出,即电场力对微粒做功最多,则由运动学公式可算出该时刻. 【解析】 (1)当A、B间加电压U时,微粒P处于平衡状态,根据平衡条件,有     ① 当A、B间电压为2U时,根据牛顿第二定律,有     ② 由①②得a=g     ③ 加速度的方向竖直向上               (2)依题意,为使微粒P以最大的动能从小孔O1射出,应让微粒P能从O2处无初速向上一直做匀加速运动.为此,微粒P应先自由下落一段时间,然后加上电压2U,使微粒P接着以大小为g的加速度向下减速到O2处再向上加速到O1孔射出.设向下加速和向下减速的时间分别为t1和t2,则gt1=gt2④ ⑤ 解得⑥ 故应在时刻把开关S从1扳到2.             设电压ucd的最小周期为T,向上加速过程,有⑦ 解得  .
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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