题目内容
如图所示为带电平行板电容器．电容为c．板长为L，两板间距离d，在PQ板的下方有垂直纸面向里的匀强磁场．一个电荷量为
、质量为m的带电粒子以速度
从上板边缘沿平行于板的方向射入两板间．结果粒子恰好从下板右边缘飞进磁场，然后又恰好从下板的左边缘飞进电场．不计粒子重力．试求：
（1）板间匀强电场向什么方向?带电粒子带何种电荷?
（2）求出电容器的带电量Q
（3）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（4）粒子再次从电场中飞出时的速度大小和方向．
【答案】
（1）
竖直向上 负电荷 （2）
（3）
（4）末速度即水平速度等于
【解析】
试题分析：（1）粒子从下板右边缘飞进磁场，然后又恰好从下板的左边缘飞进电场，判断进磁场时洛伦兹力方向向左下方，根据左手定则判断，粒子带负电荷
粒子从极板上边沿进入电场，从下边沿离开电场，说明电场力向下，粒子带负电荷所以电场方向竖直向上。
（2）粒子进入板件匀强电场后做类平抛运动，水平方向匀速直线：
，时间
竖直方向匀加速直线运动
根据牛顿第二定律可得
，平行板电容器电荷量
综上可得
（3）类平抛运动末速度反向延长线与水平位移的交点是水平位移的中点，所以有
在磁场中做匀速圆周运动
，
运动轨迹如下图，根据几何关系可得
联立可求解
（4）粒子再次进入电场时，根据对称性，进入电场的速度与水平方向夹角也是
，大小也是
，水平方向分速度仍是，运动还是匀速运动，竖直方向与之前离开电场的速度大小相等，方向相反，之前是匀加速运动的末速度，此时是匀减速运动的初速度，所以当粒子离开电场时，水平位移为L，竖直位移为d，竖直方向速度刚好减速到0，所以末速度即水平速度等于
考点：带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动
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