如图中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场;右边表示一周期性的交变电压的波形

如图中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场;右边表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压U AB ,从t=0开始,电压为给定值U 0 ,经过半个周期,突然变为-U 0 ….如此周期地交替变化.在t=0时刻将上述交变电压U AB 加在A、B两极上,电子质量为m,电量为e,求:
(1)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最大,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?
(2)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最小(零),则所加交变电压的频率为多大?
(3)在t=?时刻释放上述电子,在一个周期时间,该电子刚好回到出发点?
试说明理由并讨论物理量间应满足什么条件.
卓若水 1年前 已收到1个回答 举报

ruankexiong 花朵

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(1)要求电子到达A板的速度最大,则电子应该从B板一直加速运动到A板,即电子从B板加速运动到A板所用时间必须满足:
t≤
T
2 ①
依题意得,s=
1
2 ×
eU
md × t 2 =d ②
f=
1
T .
综合①②可得: f≤

e U 0
8m d 2
(2)由电子在电场中运动时的受力情况及速度变化情况可知:要求电子到达A板的速度为零,则电子应该在t=nT(n=1,2,3,…)时刻到达A板,电子在每个
T
2 内通过的位移为:
S=
1
2 ×
e U 0
md ×(
T
2 ) 2
依题意知:d=n(2S)④
综合③、④可得:f=

ne U 0
4m d 2 (n=1,2,3,…).
(3)在t=nT+
T
4 时刻释放电子,经过一个周期,在t=
5T
4 时刻,电子刚回到出发点.条件是在半个周期即从(
T
4 ~
3T
4 )时间内,电子的位移小于d,
有:d= 2×
1
2
eU
md (
T
4 ) 2 ,f=
1
T
亦即频率f≥

eU
16m d 2 .
答:(1)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最大,则所加交变电压的频率最大不能超过

e U 0
8m d 2 .
(2)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最小(零),则所加交变电压的频率为f=

ne U 0
4m d 2 (n=1,2,3,…).
(3)在t=nT+
T
4 时刻释放电子,经过一个周期,电子刚回到出发点.f≥

eU
16m d 2 .

1年前

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