题目内容
如图甲所示,
坐标系中,两平行极板
垂直于
轴且
板与
轴重合,左端与坐标原点
重合,紧贴
板下表面有一沿
轴放置的长荧光屏,其右端与
板右端平齐,粒子打到屏上发出荧光.极板长度
,板间距离
,两板间加上如图乙所示的周期性电压.
轴下方有垂直于
平面向外、磁感应强度
的匀强磁场.在
轴的( 0,
)处有一粒子源,能沿两极板中线连续向右发射带正电的粒子,已知粒子比荷为
、速度
。
时刻射入板间的粒子恰好经
板右边缘射入磁场.(粒子重力不计)求:
( l )电压U0的大小.
( 2 )连续发射的粒子在射出极板时,出射点偏离入射方向的最小距离.
( 3 )荧光屏发光区域的坐标范围.
![]()
解:(1)对
时刻进入板间的粒子先在板间偏转,后匀速运动,如图中轨迹1所示,
由牛顿第二定律得:
(2分)
水平方向匀速运动:
(1分)
解得:![]()
竖直方向:
(1分)
解得:
(2分)
(2)当粒子从
,(
)时刻射入时偏转量最小,如图中轨迹2所示
(2分)
解得:
(2分)
(3)所有粒子进入磁场时速度均为
,与
轴夹角均为
,半径为![]()
(1分)
(1分)
(1分)
时刻射入的粒子,距板的右端距离最大为
,粒子束进入磁场的宽度为
,由几何关系:
,(1分)
解得:
(1分)
粒子在磁场中偏转的距离为:
(1分)
时刻进入的粒子打在荧光屏上的坐标为
,且:
(1分)
时刻进入的粒子打在荧光屏上的坐标为
,有:
(1分)
荧光屏发光区域的坐标范围为
(2分)
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