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。

(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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