Question

【题目】半导体二极管具有电流单向导通性，是常用的物理元器件之一．二极管的内部的核心结构为结．如图甲所示，在半导体材料中的结中堆积着正、负电荷，其中正电荷均匀分布在区，负电荷均匀分布在区，两区总电荷量相等．理论计算表明从区至区，沿轴方向电场强度大小为图乙所表示图线，图中所标注的、、三个量为已知量．一带量为，质量为的带电粒子从点自由释放，沿直线穿过结，粒子初速度为．请利用你所学过的物理知识和方法解决下列问题．

（1）请在图丙的坐标系中定性画出粒子沿直线穿过结过程中的加速度随位置变化的图线（图线）．

（2）求带电粒子到达点时的速度大小．

（3）点电势为，求直线上区间内坐标为的点电的表达式，及坐标为的点电势的表达式．

Answer 1

【答案】（1）

（2）

（3）

【解析】(1)依据牛二定律，故图象如图所示．

(2)依据电场公式，且图象围成的面积代表功，

根据动能定得，即，

故．

(3)依据电场力做功及能的转化表达式， ，故可知：

，即，

即，

同理．