题目内容
【题目】如图,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为U0,厚度不计的金属板E、F水平平行放置,板间距为d,A、C为金属板E、F的右边界。其右侧区域有垂直纸面向里足够大的匀强磁场。现有-质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔S1处由静止释放,穿过小孔S2后沿EF板间中轴线进入偏转电场,恰好从金属板C处离开偏转电场,离开电场时速度方向与水平方向夹角为θ=,已知sin=0.6,cos=0.8,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,求:
(1)粒子到达小孔S,时的速度v0;
(2)平行金属板E、F的长度L;
(3)要使粒子进入磁场区域后不能再次通过A、C区域进入偏转电场,磁场磁感应强度的最小值。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)粒子在加速电场中,根据动能定理得
粒子到达小孔S2时的速度
(2)粒子离开偏转电场时,速度偏转角,竖直方向速度
在偏转电场中,带电粒子做类平抛运动,则有
金属板E、F的长
(3)要使粒子进入磁场区域后不能再次通过A、C区域进入偏转电场,临界情况如图
由几何关系得
解得
粒子进入磁场时速度
在磁场中,则有
所加磁场的磁感应强度最小值为
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