题目内容
【题目】如图所示,在水平分界线KL上方有磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外的匀强磁场,下方有垂直于纸面向里的匀强磁场。边界NS和MT间距为2.5h,P、Q分别位于边界NS、MT上距KL为h。质量为m,电荷量为+q的粒子由静止开始经电场加速后(电场未画出),从P点垂直于NS边界射入上方磁场,然后垂直于KL射入下方磁场,最后经Q点射出。
(1)求在磁场中运动的粒子速度大小;
(2)求粒子在磁场中运动的时间;
(3)其它条件不变,减小加速电压,要使粒子不从NS边界射出,求加速电压的最小值。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
(1)洛伦兹力提供向心力
粒子速度
(2)粒子运动轨迹如图所示
粒子在下方磁场做圆周运动的半径:
粒子运动时间
得
(3)设加速电压最小为U,粒子射入磁场的速度,粒子在上方、下方磁场做圆周运动的半径分别为r1、r2
由题意可得:
当粒子在上方磁场的轨迹与NS相切时,加速电压最小
由图中几何关系得
或
解得:
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