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。
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【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
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根据牛顿第二定律
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得粒子在电场中的加速度为
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则粒子在电场内竖直方向的位移为
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设粒子从电场中飞出时在竖直方向的速度为vy,则
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从电场中飞出后在水平方向的运动时间为
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从电场中飞出后在竖直方向做匀速运动,位移为
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所以穿过界面PS时偏离中心线的距离为
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(2)做出运动轨迹如图所示
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则速度夹角为
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C点的速度v为
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因为洛伦兹力提供向心力
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得
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由几何关系得
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所以磁场宽度应满足大于0.06m。
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