题目内容

【题目】在甲图中,带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片上的H点,如图甲所示,测得G,H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计.

(1)设粒子的电荷量为q,质量为m,求该粒子的比荷
(2)若偏转磁场的区域为圆形,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变.要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长),求磁场区域的半径应满足的条件.

【答案】
(1)

解:带电粒子经过电场加速,进入偏转磁场时速度为v,由动能定理

进入磁场后带电粒子做匀速圆周运动,轨道半径r,

打到H点有

由①②③得


(2)

解:要保证所有带电粒子都不能打到MN边界上,带电粒子在磁场中运动偏角小于90°,临界状态为90°

如图所示,磁场区半径 所以磁场区域半径满足


【解析】(1)粒子在电场中加速,根据动能定理与牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,并由几何关系,即可求解;(2)所有带电粒子都不能打到MN边界上,带电粒子在磁场中运动偏角小于90°,所以由临界状态入手,得出磁场区域的满足条件.

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