题目内容

如图甲所示,带正电的粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入电场中,MN板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压,电压变化周期T=0.1s,两板间电场可看做均匀的,且两板外无电场. 紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B,分界线为CD,AB为荧光屏. 金属板间距为d,长度为l,磁场B的宽度为d. 已知:,带正电的粒子的比荷为q/m=108C/kg,重力忽略不计. 试求:

(1)带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径;

(2)带电粒子射出电场时的最大速度;

(3)带电粒子打在荧光屏AB上的范围.

 

【答案】

解:(1)t=0时刻射入电场的带电粒子不被加速,进入磁场做圆周运动的半径最小,粒子在磁场中运动时有(2分)

(1分)

(2)因带电粒子通过电场时间,故带电粒子通过电场过程中可认为电场恒定不变。(2分)

设两板间电压为U1时,带电粒子能从N板右边缘飞出,

  (2分)

    (2分)

在电压低于或等于100V时,带电粒子才能从两板间射出电场,故U1=100V时,

带电粒子射出电场速度最大, (2分)

(2分)

(3)t=0时刻进入电场中粒子,进入磁场中圆轨迹半径最小,打在荧光屏上最高点E,

从N板右边缘射出粒子,进入磁场中圆轨迹半径最大,

(1分)

  (2分)

,故

(2分)

所以从P点射出粒子轨迹圆心O2正好在

荧光屏上且O2与M板在同一水平线上,,(1分)

    (1分)

带电粒子打在荧光屏AB上范围为:

(EF=0.382m也正确)(1分)

【解析】略

 

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