题目内容
【题目】如图(a)所示,M、N为中心开有小孔的平行板电容器,两板间距D=2.5m,右侧有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=1×10-6T,磁场区域足够长,宽度d=1m。在电容器两极板间加上随时间周期性变化的交变电压,电压大小为2.5V,如图(b)所示,其周期T=8×10-6s。现有一束带负电的粒子,在内源源不断地从M板的小孔处射入电容器内,粒子的初速度视为0,其荷质比C/kg,不计粒子重力,求:
(1)粒子在电容器中的加速度大小;
(2)时刻射入的粒子进入磁场后做圆周运动的轨道半径;
(3)若在磁场的右边界设置一屏幕,则时刻射入的粒子打在屏幕上的位置。
【答案】(1)2×1011m/s2(2)3m(3)0.172m
【解析】
(1)两板间的场强
根据牛顿第二定律
解得
(2)时刻射入的粒子在电场中先加速
此时运动的距离
然后做减速运动,根据对称可知,在以后的向右运动0.9m速度减为零;然后反向加速运动,则在时间内向左运动,然后减速继续向左运动0.1m后速度减为零;此时粒子运动了一个周期,共向右运动了2×0.9-2×0.1=1.6m,则再向右粒子运动0.9m后,即加速后进入磁场,此时的速度
根据可得进入磁场后做圆周运动的轨道半径
;
(3)若在磁场的右边界设置一屏幕,则由几何关系可知粒子打到屏上的点距离中心的距离
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