题目内容
(14分)坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v0,在
的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为
,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在
的区域内分布有垂直于xoy平面向里的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于
处,如图所示.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑α粒子的重力)![]()
(1)求α粒子刚进入磁场时的动能;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上? 并求出此时ab板上被α粒子打中
的区域的长度.
解析试题分析:(1)根据动能定理:
,可得: (1分)
末动能
(2分)
(2)由上题结果可知
,对于沿x轴正方向射出的粒子进入磁场时与x轴正方向夹角θ的余弦值为:
,则
,其在电场中沿x1方向的位移为:
(2分)
易知若此粒子不能打到ab板上,则所有粒子均不能打到ab板,因此此粒子轨迹必与ab板相切,可得其圆周运动的半径为
(2分)
又根据洛伦兹力提供向心力
(1分)
可得
(1分)
(3)易知沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上,则所有粒子均能打到板上.其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切,由图可知此时磁场宽度为原来的![]()
即当ab板位于
的位置时,恰好所有粒子均能打到板上, (3分)
ab板上被打中区域的长度
(2分)![]()
考点:本题考查了带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动。
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