Question

（2011?福建）反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似．如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動．已知電場強度的大小分別是E₁=2.0×10³N/C和E₂=4.0×10³N/C，方向如圖所示，帶電微粒質(zhì)量m=1.0×10^-20kg，帶電量q=1.0×10^-9C，A點距虛線MN的距離d₁=1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應(yīng)．求：
（1）B點距虛線MN的距離d₂；
（2）帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間t．

Answer 1

分析：對帶電粒子運用動能定理研究A到B得過程，注意其中電場力做功的表達(dá)．
抓住粒子在同一電場中做的是勻變速直線運動，運用運動學(xué)公式求出時間．

解答：解：（1）帶電微粒由A運動到B的過程中，由動能定理有：
|q|E₁d₁-|q|E₂d₂=0-0=0                   ①
由①式解得           d₂=

E1d1

E2

=0.50cm                  ②
（2）設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a₁、a₂，由牛頓第二定律有：
|q|E₁=ma₁                          ③
|q|E₂=ma₂ ④
設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運動的時間分別為t₁、t₂，由運動學(xué)公式有：
d₁=

a1t12

2

                         ⑤
d₂=

a2t22

2

                       ⑥
又  t=t₁+t₂                 ⑦
由②③④⑤⑥⑦式解得：
t=1.5×10^-8s
答：（1）B點距虛線MN的距離是d₂=0.50cm；
（2）帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間是1.5×10^-8s．

點評：動能定理的應(yīng)用范圍很廣，可以求速度、力、功、位移等物理量．
在不同的物理情境下，所受的力不同，就有不同的加速度，我們要分過程分析力與運動．
對于時間的求解我們更多的是運用牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué)公式知識去解決．