题目内容

如图所示, 一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、 电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30??,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm,重力忽略不计。(取=1.73)求:

(1)电微粒进入偏转电场时的速率v1

(2)偏转电场中两金属板间的电压U2

(3)使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?

 

(1)1.0×104m/s

(2)100V

(3)0.1T


解析:

(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v,根据动能定理

         ……………………1分

   =1.0×104m/s ……………………1分

(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动

水平方向:   ……………………1分

带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2  

竖直方向:        ……………………1分

  ……………………1分

由几何关系 ………………1分

     得U2 =100V………………2分

(2)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设微粒轨道半径为R,由几何关系知      ……………………1分

设微粒进入磁场时的速度为v/……………………2分

由牛顿运动定律及运动学规律

 得,                             …………………1分

B=0.1T

若带电粒子不射出磁场,磁感应强度B至少为0.1T。……………………1分

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