题目内容

【题目】如图所示,两平行金属板,、长,两板间距离,、两板间的电势差。一比荷为的带正电粒子(不计重力)从点沿电场中心线垂直电场线以初速度飞入电场,粒子飞出平行板电场后经过界面、间的无电场区域,已知两界面、相距为。带点粒子从分界线上的点进入右侧的区域,右侧是一个矩形磁场区域上下无边界,磁感应强度大小为,方向如图所示。求:

(1)分界线上的点与中心线的距离;

(2)粒子进入磁场区域后若能从边返回,求磁场宽度应满足的条件。

【答案】(1);(2)d>0.06m

【解析】

(1)设穿过界面PS时偏离中心线的距离为y,粒子在电场中运动的时间为

根据牛顿第二定律

得粒子在电场中的加速度为

则粒子在电场内竖直方向的位移为

设粒子从电场中飞出时在竖直方向的速度为vy,则

从电场中飞出后在水平方向的运动时间为

从电场中飞出后在竖直方向做匀速运动,位移为

所以穿过界面PS时偏离中心线的距离为

(2)做出运动轨迹如图所示

则速度夹角为

C点的速度v为

因为洛伦兹力提供向心力

得

由几何关系得

所以磁场宽度应满足大于0.06m。

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