题目内容
(10分)如图所示,一个质量m=2.0×10-11kg、电荷量q=1.0×10-5C的带电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电场加速后,沿两平行金属板间中线水平进入电压U2=100V的偏转电场,带电粒子从偏转电场射出后,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直。已知偏转电场金属板长L=20cm、两板间距,匀强磁场的宽度D=10cm。求:
(1)带电粒子进入偏转电场时的速度v0;
(2)带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向;
(3)为了使带电粒子不从磁场右边界射出,匀强磁场磁感应强度的最小值B。
(1) (2) (3)
解析试题分析:(1)带电粒子在加速电场中,由动能定理:
解得: (2分)
(2)带电粒子在偏转电场中做水平方向的匀速直线运动,和竖直方向的匀加速直线运动。
飞出电场时,速度偏转角的正切值为:
带电粒子射出偏转电场时速度的大小: (4分)
(3)带电粒子不从磁场右边界射出,则其最大半径的运动轨迹如图所示,设带电粒子在磁场中运动的最大半径为r,由几何关系有:
洛伦兹力提供向心力:
联立可得:
代入数据: (4分)
考点:本题考查带电粒子在电磁场中的运动,意在考查学生的综合分析能力。
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