题目内容

(10分)如图所示,A、B为一对平行板,板长为L,两板距离为d,板间区域内充满着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,一个质量为m,带电荷量为+q的带电粒子自静止开始经M、N两平行金属板间的电场加速后,从A、B两板的中间沿垂直于磁感线的方向射入磁场。(不计粒子的重力)求:

(1)若粒子的初速度为0,M、N两板间的电压为U,求射出电场时粒子的速度?
(2)粒子以上述速度射入匀强磁场后做圆周运动的半径是多大?
(3)MN两极板间的电压U应在什么范围内,粒子才能从磁场内射出?

(1)  (2)  (3) 或 U>

解析试题分析:(1)粒子在M、N两板间加速,设射出加速电场时粒子的速度为,由动能定理得
,解得
(2)粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,,得
(3)若带电粒子从A板左边缘飞出,由甲图的几何关系知 

代入第(2)问得
若带电粒子从A板右边缘飞出,由乙图的几何关系知解得
代入第(2)问得
综合以上分析:若粒子从磁场左侧射出,若U>粒子从磁场右侧射出。
考点:动能定理 牛顿第二定律 洛伦兹力

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