题目内容
如图所示,在足够长的绝缘板上方距离为d的P点有一个粒子发射源,能够在纸面内向各个方向发射速率相等,比荷q/m=k的带正电的粒子,不考虑粒子间的相互作用和粒子重力。
(1)若已知粒子的发射速率为vo,在绝缘板上方加一电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场,求同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差;
(2)若已知粒子的发射速率为vo,在绝缘板的上方只加一方向垂直纸面,磁感应强度B=的匀强磁场,求带电粒子能到达板上的长度。
(3)若粒子的发射速率vo未知,在绝缘板的上方只加一方向垂直纸面,磁感应强度适当的匀强磁场,使粒子做圆周运动的运动半径大小恰好为d,为使同时发射出的粒子打到板上的最大时间差与(1)中相等,求vo的大小。
(1); (2);(3)
解析试题分析:(1)最大时间差为竖直向上和竖直向下射出的粒子,设其运动时间之差为Δt,
则:Δt=又有加速度, 联立解得最大时间差为
(2) 洛仑兹力充当向心力
B= 则:R =" d"
粒子运动到绝缘板的两种临界情况如图:
左侧最远处离C距离为d , 右侧离C最远处为
带电粒子能到达板上的长度为
(3)设此时粒子出射速度的大小为v0
在磁场中运动时间最长和最短的粒子运动轨迹示意图如下:
由几何关系可知:
最长时间:t1=最短时间:t2=
又有粒子在磁场中运动的周期
根据题意 ,联立④⑤⑥⑦⑧式解得:
粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供向心力得:
解得
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动
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