题目内容

(2008?烟台一模)如图甲所示,一个质量为m、电荷量q的带正电微料(重力忽略不计),从静止开始经电压U1加速后,沿水平方向进入两等大的水平放置的平行金属板间,金属板长为L,两板间距d=L/4,两金属板间的电压U2=
3
6
U1
,求:

(1)求带电微粒偏离原来运动方向的角度θ为多大?
(2)微粒离开偏转电场后接着进入一个按图乙规律变化的有界磁场中,磁场左右边线在竖直方向上,已知磁感应强度的大小为B0,取微粒刚进入磁场时为t=0时刻,此时磁场方向垂直于纸面向里,当微粒离开磁场的右边缘后恰好沿竖直方向运动,求该磁场的变化周期T为多大?(微粒在磁场中运动的时间t<T)
分析:(1)粒子在加速电场中,电场力做功,由动能定理求出初速度,粒子进入偏转电场后,做类平抛运动,运用运动的合成与分解求出偏转角;
(2)粒子进入磁场后,做匀速圆周运动,结合条件,画出轨迹,由几何知识结合周期公式即可求解.
解答:解:(1)加速过程qU1=
1
2
m
v
2
1

偏转过程a=
qU2
md

竖直分速度为v2=at
水平方向l=v1t
设偏转角度为θ,则tanθ=
v2
v1

解得θ=30°
(2)轨迹如图所示,带电粒子在磁场中做匀
速圆周运动的周期为T1=
2πm
qB0

由几何关系可知轨迹对应的圆心角为α=120°
此过程粒子运动的时间为
1
3
T1
∴磁场磁感应强度变化的周期为T=
4πm
3qB0

答:(1)求带电微粒偏离原来运动方向的角度θ为30°;
(2)该磁场的变化周期T为
4πm
3qB0
点评:本题是带电粒子在组合场中运动的问题,关键是分析粒子的受力情况和运动情况,用力学的方法处理.
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