(1)带电油滴所带电荷量与质量之比;
(2)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比; (3)ΔU1与ΔU2之比.
dg
【答案】(1) (2)1∶3 (3)1∶4
U0U0
【解析】(1)油滴静止时满足:mg=q dqdg则=. mU0
(2)设第一个Δt时间内油滴的位移大小为x1,加速度大小为a1,第二个Δt时间内油滴的位移大小为x2,加速度大小为a2,则
11
x1=a1Δt2,x2=v1Δt-a2Δt2
22且v1=a1Δt,x2=-x1 解得a1∶a2=1∶3.
U0+ΔU1(3)油滴向上加速运动时:q-mg=ma1
dΔU1即q=ma1
d
U0+ΔU1-ΔU2
油滴向上减速运动时:mg-q=ma2
dΔU2-ΔU1即q=ma2
d则
ΔU11
= ΔU2-ΔU13
ΔU11解得=. ΔU24
23.(14分)(湖南长郡中学2019届模拟)如图甲所示,长为L、间距为d的两金属板A、B水平放置,ab为两板的中心线,一个带电粒子以速度v0从a点水平射入,沿直线从b点射出,若将两金属板接到如图乙所示的交变电压上,欲使该粒子仍能从b点以速度v0射出,求:
(1)交变电压的周期T应满足什么条件?
(2)粒子从a点射入金属板的时刻应满足什么条件? LL
【答案】(1)T=,其中n取大于等于 nv02dv0(2)t=
2n-1
T(n=1,2,3,…) 4
qU0
的整数 2m
【解析】(1)为使粒子仍从b点以速度v0穿出电场,在垂直于初速度方向上,粒子的运动应为:加速,减速,反向加速,(反向)减速,经历四个过程后,回到中心线上时,在垂直于金属板的方向上速度正好等于零,这L
段时间等于一个周期,故有L=nTv0,解得T=
nv011?1?2粒子在T内离开中心线的距离为y=a?4T?
42qEU0qU0T2
又a=,E=,解得y= md32md在运动过程中离开中心线的最大距离为 qU0T2
ym=2y= 16md
1
粒子不撞击金属板,应有ym≤d
2解得T≤2d
2m qU0
L故n≥
2dv0qU0L
,即n取大于等于 2m2dv0qU0
的整数 2m
所以粒子的周期应满足的条件为 LLT=,其中n取大于等于
nv02dv0
qU0
的整数. 2m
135
(2)粒子进入电场的时刻应为T,T,T,…
444故粒子进入电场的时刻为t=2n-1
T(n=1,2,3,…).
4