题目内容

如图,长为L的一对平行金属板平行正对放置,间距,板间加上一定的电压.现从左端沿中心轴线方向入射一个质量为m、带电量为+q的带电微粒,射入时的初速度大小为v0.一段时间后微粒恰好从下板边缘P1射出电场,并同时进入正三角形区域.已知正三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形的上顶点A与上金属板平齐,底边BC与金属板平行.三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场B2,且B2=4B1.不计微粒的重力,忽略极板区域外部的电场.

(1)求板间的电压U和微粒从电场中射出时的速度大小和方向.
(2)微粒进入三角形区域后恰好从AC边垂直边界射出,求磁感应强度B1的大小.
(3)若微粒最后射出磁场区域时与射出的边界成30°的夹角,求三角形的边长.
(1),射出速度与初速度方向的夹角为300,即垂直于AB出射.
(2)(3)(n=0、1、2……)

试题分析:(1)微粒在电场中做类平抛运动,由牛顿第二定律有
,  ,   ,得 
, ,   
射出速度与初速度方向的夹角为300,即垂直于AB出射.
(2)粒子由P1点垂直AB射入磁场,根据几何关系有:
由    得 
(3)由  和 B2=4B得 ,如图所示,

微粒离开磁场时,在磁场B1中做了n个半圆周运动(n=0、1、2……)
三角形的边长(n=0、1、2……)
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