题目内容

【题目】如图所示,A、B两板间电势差为U1=400V,C、D两板长为L=1m,两板间电势差为U2=200V,OO'为C、D两板间的中间线。在O处有-电荷量为q=1×l0-6C、质量为m=2×10-8kg的带电粒子,从静止开始经A、B间电场加速又经C、D间电场偏转后,恰好能从极板右边缘射出,同时进入一个垂直纸面向里的匀强磁场区域,磁感应强度为B=1T。带电粒子能够垂直打到磁场的右边界处的光屏PQ(PQ足够长)上。若不考虑空气阻力和粒子重力的影响,求:

(1)C、D两板间的距离d是多少?

(2)匀强磁场的宽度s是多少?

(3)若改变磁感应强度B的大小,欲使该带电粒子打不到光屏PQ上,则B的大小满足什么条件?

【答案】(1)(2)2m(3)B≥(1+)T

【解析】解:(1)带电粒子经A、B加速阶段,由动能定理得:

解得:v0=200m/s

带电粒子进入C、D间偏转,带电粒子做类平抛运动,则有

水平方向:L=v0t

竖直方向:

联立解得:

(2)设带电粒子离开偏转电场时的速度为v,与OO'方向的夹角为,则

由动能定理得:

解得:v=100m/s)

,

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有

解得:R=2m

又由几何关系有s=Rsin=2m

(3)设磁感应强度大小为B0时,粒子运动轨迹恰好与PQ相切,则

)

由几何关系有:rsin+r=s

联立解得:

故B应满足的条件是B≥(1+)T

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