Question

两块平行金属板MN、PQ水平放置，两板间距为d、板长为l，在紧靠平行板右侧的正三角形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，三角形底边BC与PQ在同一水平线上，顶点A与MN在同一水平线上，如图所示．一个质量为m、电量q的带正电的粒子以初速度v水平射入两金属板之间，入射点到上极板的距离为d/4若在两板间加某一恒定电压，粒子离开电场后垂直AB边从点进入磁场，并垂直AC边射出（不计粒子的重力）．已知BD=AB求：
（1）粒子离开电场时的瞬时速度的大小；
（2）两极板间电压；
（3）三角形区域内磁感应强度的大小．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知粒子离开电场的速度方向，则由几何关系可得出粒子离开电场时的速度；
（2）粒子在电场中做类平抛运动，由平抛运动的规律可求出两极板间的电压；
（3）粒子在电场中做匀速圆周运动，洛仑兹力充当向心力，由牛顿第二定律可求得磁感应强度B．
解答：解：（1）由几何关系和运动合成知识可知：
粒子离开电场时的速度的大小
（2）根据类平抛运动的规律有：l=vt


联立，解得：
（3）由几何关系得：
粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为：
故能够从AC边垂直射出   
设三角形区域内磁感应强度为B，根据向心力公式有：
解得：
答：（1）粒子离开电场时的速度为；
（2）两极板间的电压为；
（3）磁感应强度为．
点评：本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动；明确带电粒子在电场中做类平抛运动，垂直电磁场进入磁场时，粒子做圆周运动．