Question

【题目】微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分。反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一，它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图1所示，在虚线MN两侧分布着方向平行于X轴的电场，其电势φ随x的分布可简化为如图2所示的折线。一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知带电微粒质量m＝1.0×10－20kg，带电荷量q＝－1.0×10－9C，A点距虚线MN的距离d1＝1.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：

（1）B点距虚线MN的距离d2；

（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。

Answer 1

【答案】（1）0.50 cm；（2）1.5×10－8s

【解析】试题分析：（1）由图2知虚线左右分别是匀强电场，左侧电场沿-X方向，右侧电场沿+X方向，大小分别为E1＝2.0×103N/C和E2＝4.0×103N/C，

带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有

①

由①式解得d2＝d1＝0.50 cm ②

（2）设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有

|q|E1＝ma1 ③

|q|E2＝ma2 ④

设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有

d1＝⑤

d2＝⑥

又t＝t1＋t2⑦

由②③④⑤⑥⑦式解得t＝1.5×10－8s