题目内容

【题目】18分)如图所示,在真空中,半径为R的虚线所围的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以速率V0从圆周上的P点沿垂直于半径OOl并指向圆心O的方向进入磁场,从圆周上的O1点飞出磁场后沿两板的中心线O1O2射入平行金属板MN O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上。板间存在匀强电场,两板间的电压为U,两板间距为d。不计粒子所受重力。求:

(1)磁场的磁感应强度B的大小;

(2)粒子在磁场中运动的时间;

(3)粒子在两平行板间运动过程中的最大速度与板长L的关系。

【答案】(1)(2) (3)当

【解析】

试题分析:(1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动,设圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律

2分)

由几何关系知 (1分)

所以 1分)

(2)由公式 (1分)

在磁场中运动时间为四分之一个周期(1分)

(3)粒子在平行板间做类平抛运动,则

1分)

1分)

1分)

1分)

1分)

联立解得:1分)

,即时,粒子打在板上(1分)

这种情况下粒子在板间的最大速度v1

由动能定理得; (1分

得: 1分)

,即时,粒子从两板间飞出电场(1分)

粒子在板间的最大速度v2

这种情况下由动能定理得; (1分

最大速度 /span>1分)

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