题目内容
如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一质子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入,沿直线通过圆形磁场区域,然后恰好从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若仅撤去磁场,质子仍从O1点以相同速度射入,经
时间打到极板上。求:
(1)求两极板间电压U;
(2)求质子从极板间飞出时的速度大小;
(3)若两极板不带电,保持磁场不变,质子仍沿中心线O1 O2从O1点射入,欲使质子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足什么条件?
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⑴设质子从左侧O1点射入的速度为
,极板长为![]()
在复合场中作匀速运动:
①(2分)
在电场中作类平抛运动:
② (1分)
③(1分)
④(1分)
⑤(1分)
解得
⑥(2分)
⑵质子从极板间飞出时的沿电场方向分速度大小![]()
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⑦(1分)
从极板间飞出时的速度大小![]()
⑧(2分)
⑶设质子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,质子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为
,由几何关系可知:![]()
,r+
r=R ⑨(2分)
因为
,所以
⑩(2分)
根据向心力公式
,解得 v=
(11)(2分)
所以,质子两板左侧间飞出的条件为
(12)(2分)