题目内容
【题目】如图所示,M、N为两平行金属板,其间电压为U。质量为m、电荷量为+q的粒子,从M板由静止开始经电场加速后,从N板上的小孔射出,并沿与ab垂直的方向由d点进入△abc区域。不计粒子重力,已知bc=l,∠c=,∠b=
,ad=
l:
(1)求粒子从N板射出时的速度v0;
(2)若abc区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,要使粒子不从ac边界射出,则磁感应强度应为多大?
(3)若abc区域内存在平行纸面且垂直bc方向的匀强电场,要使粒子不从ac边界射出,电场强度应为多大?
【答案】(1);(2)B≥
;(3)E≥
【解析】
(1)带电粒子在MN间加速:
解得
(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,磁感应强度越大,半径越小;当磁感应强度最小时,恰不从ac边界射出粒子到达ac边界时,速度方向沿ac方向,则有
由几何关系
解得
所以
(3)带电粒子在电场中做类平抛运动,电场强度最小为E0时,粒子运动到ac界面的速度方向沿ac方向,设bc和ab方向的位移大小分别为x、y,到达界面时沿ab方向分速度大小为vy,则
x=v0t
y=vyt
vy=v0tan
xtan-
l=y
解得
y=l
粒子到达ac界面的速度的大小为v,则
据动能定理有
qE0y=mv2-
m
解得
E0=
以满足要求的电场强度为
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