题目内容
【题目】容器A中装有大量的质量、电量不同但均带正电的粒子,粒子从容器下方的小孔不断飘入加速电场(初速度可视为零)做直线运动通过小孔后,从两平行板中央垂直电场方向射入偏转电场。粒子通过平行板后垂直磁场方向进入磁感应强度为B,方向垂直向里的匀强磁场区域,最后打在感光片上,如图所示。已知加速场、间的加速电压为U,偏转电场极板长为L,两板间距也为L,板间匀强电场强度,方向水平向左(忽略板间外的电场),平行板的下端与磁场边界ab相交为p,在边界pb上固定放置感光片。测得从容器A中逸出的所有粒子均打在感光片P、Q之间,且Q距P的长度为3L,不考虑粒子所受重力与粒子间的相互作用,求:
(1)粒子射入磁场时,其速度方向与边界ab间的夹角;
(2)射到感光片Q处的粒子的比荷(电荷量与质量之比);
(3)粒子在磁场中运动的最短时间。
【答案】(1),其速度方向与边界ad间的夹角为
(2)
(3)
【解析】
试题分析:(1)设质量为m,电量为q的粒子通过孔的速度为则:
粒子在平行板间:,,
联立可以得到: ,则,其速度方向与边界ad间的夹角为。
(2)粒子从e板下端与水平方向成的角射入匀强磁场,设质量为m,电量为q的粒子射入磁场时的速度为v,做圆周运动的轨道半径为r,则
由几何关系:,则,则
联立可以得到:。
(2)设粒子在磁场中运动的时间为t,则,
联立可以得到:
因为所以粒子在磁场中运动的偏转角,所以粒子打在P处时间最短
由几何可以知道:,则
联立可以得到:。
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