题目内容
【题目】如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,下极板带负电,两板间存在场强为 E 的匀强电场和垂直纸面向里的磁感应强度为 B 匀强磁场.现有大量带电粒子沿中线 OO′ 射入,所有粒子都恰好沿 OO′ 做直线运动.若仅将与极板垂直的虚线 MN 右侧的磁场去掉,则其中比荷为
的粒子恰好自下极板的右边缘P点离开电容器.已知电容器两板间的距离为
,带电粒子的重力不计。
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(1)求下极板上 N、P 两点间的距离;
(2)若仅将虚线 MN 右侧的电场去掉,保留磁场,另一种比荷的粒子也恰好自P点离开,求这种粒子的比荷。
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】
(1)粒子自 O 点射入到虚线MN的过程中做匀速直线运动,将MN右侧磁场去掉,粒子在MN右侧的匀强电场中做类平抛运动,根据类平抛运动的的规律求解下极板上 N、P 两点间的距离;(2)仅将虚线 MN 右侧的电场去掉,粒子在 MN 右侧的匀强磁场中做匀速圆周运动,根据几何关系求解圆周运动的半径,然后根据
求解比荷。
(1)粒子自 O 点射入到虚线MN的过程中做匀速直线运动,
粒子过 MN 时的速度大小
仅将MN右侧磁场去掉,粒子在MN右侧的匀强电场中做类平抛运动,
沿电场方向:
垂直于电场方向:![]()
由以上各式计算得出下极板上N、 P两点间的距离
(2)仅将虚线 MN 右侧的电场去掉,粒子在 MN 右侧的匀强磁场中做匀速圆周运动,设经过 P 点的粒子的比荷为
,其做匀速圆周运动的半径为 R ,
由几何关系得:![]()
解得 ![]()
又 ![]()
得比荷![]()
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