试题与答案

很大的金属平板A和B平行放置,其间距离d可调.A板中央开有小孔,一些质量为m,带

题型:多选题

题目:

很大的金属平板A和B平行放置,其间距离d可调.A板中央开有小孔,一些质量为m,带电量为+q的粒子(不计重力)无初速地由小孔处进入板间.AB两板间的电势差如图所示,当AB间距离d=d0时由t=0时刻进入板间的粒子经过时间T/2恰好到达B板,则下列说法中正确的是 (  )

A.无论d为何值,由t=T/6时刻进入板间的粒子在板间一定会往复运动

B.无论d为何值,由t=T/3时刻进入板间的粒子一定不能到达B板

C.当d=2d0时,由t=0时刻进入板间的粒子在t=T时刻到达B板

D.当d=2d0时,由t=0时刻进入板间的粒子在t=2T时刻到达B板

答案:

A、当AB间距离d=d0时由t=0时刻进入板间的粒子经过时间

1
2
T恰好到达B板,有

x=d=

1
2
at2=
1
2
×
qU0
md
×(
T
2
)2=
qU0T2
8md
     ①

由t=

1
6
T时刻进入板间的粒子,由于电压大小一直没有变,故电场强度不变,电场力不变,加速度不变,设为a;

T
6
1
2
T
加速前进,末速度为
1
3
aT
,位移为
1
2
a(
1
3
T)2=
1
18
aT2

1
2
T到T,先减速前进后反向加速,整个过程匀变速直线运动,末速度
1
3
aT-a•
1
2
T=-
1
6
aT
,位移
1
3
aT+(-
1
6
aT)
2
×
T
2
=
1
24
aT2

从T到

7T
6
过程,向左做匀减速直线运动,末速度为-
1
6
aT
+a
1
6
T
=0,位移为
(-
1
6
aT)+0
2
×
T
6
=-
aT2
72

此后重复这种运动;

由于一个周期内向右的位移大于向左的位移,故一定可以射出,但有往复,故A正确;

B、由t=

1
3
T时刻进入板间的粒子,设加速度为a;

1
3
T到
1
2
T
时间段,粒子匀加速,末速度为a•(
1
2
T-
1
3
T)=
1
6
aT
,位移为
1
2
×a×(
T
6
)
2
=
1
72
aT2

1
2
T到T,粒子先匀减速后反向匀加速,整个过程匀变速直线运动,末速度
1
6
aT-a•
1
2
aT
=-
1
3
aT
,位移
1
6
aT+(-
1
3
aT)
2
×
T
2
=-
1
24
aT2

在T到

4
3
T,粒子向左匀减速,末速度为-
1
3
aT
+a
1
3
T
=0,位移为
-
1
3
aT+0
2
×
1
3
T
=-
1
18
aT2

由于一个周期内向右的位移小于向左的位移,且向右的最大位移小于d,故一定不可以射出,且有往复,故B错误;

C、D、由①式,x=

qU0T2
8md
,当d=2d0时,由t=0时刻进入板间的粒子在t=T时刻的位移减小为一半,故在t=2T时刻到达B板,故C错误,D正确;

故选AD.

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