题目内容
(14分)如图所示,加速电场M、N板间距离为L、电压为U,M板内侧中点处有一静止的带电粒子(重力可以忽略),质量为m,电荷量为q,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,圆筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圆心O在同一直线上,S1与O的距离为d(d>R),粒子经电场加速后射入圆筒,且以最短的时间从小孔S2射出并回到出发点,求(设碰撞过程无动能损失):
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子的运动周期。
![]()
(14分)(1)带电粒子从S2孔进入,与筒壁碰撞2次再从S2孔射出经历的时间为最短。设带电粒子进入磁场的速度为v,根据动能定理有
(2分)
带电粒子进入磁场做匀速圆周运动,其轨迹为三段圆孤,设圆孤半径为r,由几何关系知:
(2分)
根据牛顿第二定律有 (1分)
![]()
由①②③解得
(1分)
(2)带电粒子从出发点至小孔S1所用的时间
(2分)
带电粒子从小孔S1至小孔S2所用的时间
(2分)
带电粒子在磁场中的运动时间
(2分)
带电粒子的运动周期
(2分)
![]()
练习册系列答案
相关题目