题目内容
【题目】如图所示,M.N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到最大值之间的各种竖直。静止的带电粒子电荷量为,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为,孔Q到板的下端C的距离为L,当M.N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,求:
(1)当M.N两板间电压取最大值时,粒子射入磁场的速度的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间;
(4)CD板上可能被粒子打中区域的长度S。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】试题分析:(1)M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,所以圆心在C点,如图所示:
设此时粒子运动轨迹半径为,
即半径,由:,可得:
又因为:,得。
(2)打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长,均为半个周期
由,,得:
(3)设粒子在磁场中运动的轨迹与CD板相切于K点,此轨迹的半径为,设圆心为A
在中,
解得:,即
所以CD板上可能被粒子打中的区域的长度
即(或)。
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