Question

如图所示，由电源、定值电阻和滑动变阻器构成一闭合电路，一粒子加速枪并接在两端，在加速枪口正上方处的点真空区域有一固定的点电荷，带电量为。现有质量和带电量均不同的两种带负电静止粒子，从加速枪的左端加速后从点进入场区域，粒子射入枪口时速度方向垂直于连线。

（1）试证明若加速电压满足一定条件，两种粒子在场区域都能做匀速圆周运动（不计粒子的重力）

   （2）当滑动变阻器滑动头在某位置时，射出的带电粒子恰好做匀速圆周运动，若将向左移动一小段距离后，该种粒子从加速枪中射出后的运轨迹变成什么形状？它的周期比圆周运动时长还是短？（只写明最后结论）

Answer 1

解：（1）设带电粒子电量为，质量为，射出速度为。

由动能定理：

在库仑力作用下做匀速圆周运动，由向心力公式：

 

解得

由满足条件看出：与带电粒子、均无关

   （2）椭圆，变短（类比行星运动可知）