题目内容

【题目】如图所示,水平放置的平行金属板AD间的距离为d,金属板长为L=d,两板间所加电压为UD板的右侧边缘恰好是倾斜挡板NM上的一个小孔KNM与水平挡板NP60o角,且挡板足够长,KN间的距离为。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从A、D的中点O沿平行于金属板方向以某一速度射入,不计粒子的重力。该粒子穿过金属板后恰好穿过小孔K

(1)求该粒子从O点射入时的速度大小v0

(2)若两档板NMNP所夹的整个区域存在一垂直纸面向外的匀强磁场,粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上,求该磁场的磁感应强度的大小B0

(3)若磁场方向变为垂直纸面向里,且只存在于两档板NMNP所夹间的某一区域内,同样使该粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上(之前与挡板没有碰撞),求满足条件的磁感应强度的最小值Bmin.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

试题(1)粒子在电场中做类平抛运动:

代入可得:

(2)射入的粒子在进入K时竖直方向的分速度为

水平方向:

竖直方向:

可得:即:,粒子垂直MN板入射………………….2.

粒子到达K点时速度为:……………………….1

由几何关系可得:粒子圆周运动半径为

且满足:

可得:

(3)磁场反向,如图,粒子从K点入射后做匀速直线运动从D点开始进入磁场,根据对称性,需偏转300o后从E点射出,做匀速直线运动垂直打到NP挡板上。

根据:可得:

要使B最小,则需使半径r最大,临界情况是轨迹刚好和挡板相切………………………..1

由几何关系可得:

可得:

解得:

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