题目内容

如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一质子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入,沿直线通过圆形磁场区域,然后恰好从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若仅撤去磁场,质子仍从O1点以相同速度射入,经时间打到极板上。求:

(1)求两极板间电压U;

(2)求质子从极板间飞出时的速度大小;

(3)若两极板不带电,保持磁场不变,质子仍沿中心线O1 O2从O1点射入,欲使质子从两板间右侧飞出,粒子射入的速度应满足什么条件?

⑴设质子从左侧O1点射入的速度为,极板长为

在复合场中作匀速运动:               ①(2分)

在电场中作类平抛运动:               ② (1分)

                                      ③(1分)                               

                                         ④(1分)

                                    ⑤(1分)

解得                                    ⑥(2分)

              

⑵质子从极板间飞出时的沿电场方向分速度大小 ⑦(2分)

从极板间飞出时的速度大小        ⑧(2分)

⑶设粒子飞出磁场区域时速度偏向角为θ,

则由几何关系tanθ=                 1分

   θ=arctan                           1分

   设粒子运动的轨迹半径为r

   由几何关系  tan=                  1分

                                2分

                                     1分

所以 速度取值范围是          

            1分

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