题目内容
【题目】在图所示的平行板器件中,电场强度和磁感应强度相互垂直。具有某一水平速度的带电粒子,将沿着图中所示的虚线穿过两板间的空间而不发生偏转,具有其他速度的带电粒子将发生偏转。这种器件能把具有某一特定速度的带电粒子选择出来,叫作速度选择器。已知粒子A(重力不计)的质量为m,带电量为+q;两极板间距为d;电场强度大小为E,磁感应强度大小为B。求:
(1)带电粒子A从图中左端应以多大速度才能沿着图示虚线通过速度选择器?
(2)若带电粒子A的反粒子(-q, m)从图中左端以速度E/B水平入射,还能沿直线从右端穿出吗?为什么?
(3)若带电粒子A从图中右端两极板中央以速度E/B水平入射,判断粒子A是否能沿虚线从左端穿出,并说明理由。若不能穿出而打在极板上.请求出粒子A到达极板时的动能?
【答案】(1) E/B (2) 仍能直线从右端穿出,由(1)可知,选择器(B, E)给定时,与粒子的电性、电量无关.只与速度有关 (3) 不可能,
【解析】试题分析:,电场的方向与B的方向垂直,带电粒子进入复合场,受电场力和安培力,且二力是平衡力,即Eq=qvB,即可解得速度。仍能直线从右端穿出,由(1)可知,选择器(B, E)给定时,与粒子的电性、电量无关.只与速度有关。
(1) 带电粒子在电磁场中受到电场力和洛伦兹力(不计重力),当沿虚线作匀速直线运动时,两个力平衡,即Eq=Bqv
解得:
(2)仍能直线从右端穿出,由(1)可知,选择器(B, E)给定时,与粒子的电性、电量无关.只与速度有关。
(3)设粒子A在选择器的右端入射是速度大小为v,电场力与洛伦兹力同方向,因此不可能直线从左端穿出,一定偏向极板。设粒子打在极板上是的速度大小为v′。
由动能定理得:
因为 E=Bv
联立可得粒子A到达极板时的动能为: