题目内容
(2013广东东莞市期末)如图所示,在真空中,半径为d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,在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为d,板长为l.板间存在匀强电场,两板间的电压为U0。两板的中心线O1O2,与磁场区域的圆心O在同一直线上。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射入匀强电场,从两板右端某处飞出。不计粒子所受重力。求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小
(2)粒子在磁场和电场中运动的总时间
(3)当粒子在电场中经过时间时,突然改变两金属板带电性质,使电场反向,且两板间电压变为U1,则粒子恰好能从O2点飞出电场,求电压U1和U0的比值
解析:(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 (2分)
所以 (1分)
(2) 粒子在磁场中运动的周期,(2分)
在磁场中运动时间为四分之一个周期,(1分)
粒子在电场中做类平抛运动,平行板的方向做匀速直线运动
(1分) 所以(1分)
在电磁场中运动的总时间 (1分)
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