题目内容
【题目】为研究某种材料的荧光特性,兴趣小组的同学设计了图示装置,让质子经过MN两金属板之间的电场加速后,进入有界匀强磁场,磁场的宽度L=0.25m.磁感应强度大小B=0.01T,以出射小孔O为原点,水平向右建立x轴,在0.4 m≤x≤0.6 m区域的荧光屏上涂有荧光材料,(已知质子的质量m=1.6×10-27kg,电量q=1.6×10-19C,进入电场时的初速度可以忽略)
(1)要使质子能打在荧光屏上,加速电压的最小值是多少?
(2)当质子打中荧光屏时的动能超过288eV,可使荧光材料发光。对于不同的加速电压,荧光屏上能够发光的区域长度是多少?
【答案】(1)200V(2)0.02m
【解析】
试题分析:(1)质子经电场加速,由动能定理qU=mv2-0
进入磁场后做匀速圆周运动,有
联立解得
从点O运动到x=0.4m处,圆周运动半径r=0.2m
代入数据解得U1=200V
(2)由题意,当Ekmin=288eV时对应电场力做功最小值qUmin,则Umin=288V
根据得rmin=0.24m
对应x1=2rmin=0.48m
x2=0.6m,经检验:此时质子已经穿出磁场边界线,不能打到荧光屏上了,以磁场边界计算,有rmax=L=0.25m,即x2=2rmax=0.5m
能够发光的区域长度△x=x2x1=0.02m
练习册系列答案
相关题目