如图（a）所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）．在两板之间有一带负电的质点P．已知若在A、B间加电压Uo，则质点P可以静止平衡．现在A、B间加上如图
◎ 题目
如图（a）所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）．在两板之间有一带负电的质点P．已知若在A、B间加电压Uo，则质点P可以静止平衡．现在A、B间加上如图（b）所示的随时间t变化的电压u．在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为零．已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图（b）中u改变的各时刻t1、t2、t3及tn的表达式．（质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次．） |
◎ 答案
| 设质点P的质量为m，电量大小为q，根据题意，当A、B间的电压为U0时，有
当两板间的电压为2U0时，P的加速度向上，其大小为a，则
解得a=g． 当两板间的电压为零时，P自由下落，加速度为g，方向向下． 在t=0时，两板间的电压为2U0，P自A、B间的中点向上做初速度为零的匀加速运动，加速度为g．设经过时间τ1，P的速度变为v1，此时使电压变为零，让P在重力作用下做匀减速运动，再经过时间τ1′，P正好到达A板且速度为零，故有 v1=gτ1，0=v1-gτ1′，
由以上各式，得 τ1=τ1′，τ1=
因为t1=τ1，得t1=
在重力作用下，P由A板处向下做匀加速运动，经过时间τ2，速度变为v2，方向向下，这时加上电压使P做匀减速运动，经过时间τ2′，P到达B板且速度为零，故有 v2=gτ2，0=v2-gτ2′， d= |
