中考物理考點(diǎn)點(diǎn)評(píng):兩板間距離

字號(hào):

題目:在兩個(gè)平行金屬板A、B上加如圖(1)交變電壓,電壓為U,其頻率為fo t=0時(shí)刻A板處有一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的正離子從靜止開(kāi)始向B板運(yùn)動(dòng)(重力不計(jì),開(kāi)始時(shí)A板電勢(shì)較高)。為使正粒子到達(dá)B板時(shí)速度,A、B板間距離應(yīng)滿足的條件解:設(shè)兩板間距離為d,粒子加速的時(shí)間小于等于T/2時(shí),粒子一直被加速,根據(jù)動(dòng)能定理得動(dòng)能為:
    Uq=12mV2速度為:V=2Uqm姨
    由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:d=12at2=12Uqdmt2而t≤T2因此d≤12Uqdm(T2)2=Uq8dmf2解得:d≤Uq8mf2姨=12fUqm姨=do.兩板間距離為do,對(duì)應(yīng)加速時(shí)間為T(mén)/2.當(dāng)兩板間距離小于do時(shí),場(chǎng)強(qiáng)增大,加速度增大,由d=12at2得:t=2da姨可知粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于T/2.
    討論:若粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了t=3T/2到達(dá)另一極板,粒子運(yùn)動(dòng)的速度———時(shí)間圖線如圖(2),第一段運(yùn)動(dòng)加速,第二段運(yùn)動(dòng)減速,第三段運(yùn)動(dòng)加速,這三段運(yùn)動(dòng)位移相等,最后的實(shí)際的加速電壓為U/3,因此粒子運(yùn)動(dòng)到另一極板時(shí)的動(dòng)能為Uq/3.
    若粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了t=(2n+1)T/2時(shí)到達(dá)另一極板,由圖(2)可知最后的實(shí)際的加速電壓為U/(2n+1),粒子運(yùn)動(dòng)到另一極板時(shí)的動(dòng)能為Uq/(2n+1)(n=0,1,2,3,……)。