Question

【題目】靜電場方向平行于x軸，其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖所示的折線。一個帶負電的粒子在電場從x1=－1.0cm處由靜止開始沿x軸做往返運動。已知帶電粒子質量m=7.5×10－21kg，帶電量q=－1.0×10－9C。忽略重力及相對論效應。求：

（1）粒子在x軸上的運動區間范圍；

（2）粒子往返運動的周期。

Answer 1

【答案】（1）0.75cm（2）3.5×10－8s

【解析】

(1)x軸上的電場分布：在x<0區域，

方向向左；

在x>0區域，

方向向右。 經分析知，微粒在x<0區域做勻加速直線運動，在x>0區域做勻減速直線運動，設最遠運動到x2處，則由動能定理有：

|qE1x1|=|qE2x2 |

解得

x2=0.75cm

(2)微粒在x<0區域做勻加速直線運動時間為t1，則有

解得

t1=1.0×10－8s

微粒在x>0區域做勻減速直線運動時間為t2，則有

解得

t1=7.5×10－9s

微粒運動的周期

T=2(t1+t2)＝3.5×10－8s