题目内容

(B)两块平行金属板相距为d,板长为l,两板间有恒定电势差U,使两板间产生一个匀强电场.有一质量为m、电荷量大小为q的带负电微粒,自两板距离的中点处以垂直于电场方向的速度射入电场.如图所示,不计微粒重力
(1)微粒的初速度v0至少应多大才能射出电场进入磁场区域?
(2)在图中大致画出微粒在电场和磁场中的运动轨迹.
分析:(1)带电微粒在加速电场中电场力作用下做类平抛运动,根据运动的等时性,结合电场力的方向的位移大于
d
2
,即可求解;
(2)根据电场力与速度的关系,可作出抛物线,当进入磁场后,在洛伦兹力作用下,做圆周运动,从而作出圆周运动轨迹,求解即可.
解答:解:(1)带电粒子在电场力作用下,与速度方向垂直,则做类平抛运动,
所以,水平方向:l=v0
   竖直方向:y=
1
2
?
qU
md
t2

粒子若能射出电场,则有y≤
d
2

解得:v0
l
d
qU
m

    (2)电场中仅仅受到电场力,且与速度方向垂直,所以粒子做类平抛运动,轨迹为抛物线; 
磁场中仅仅受到洛伦兹力,做匀速圆周运动,运动轨迹为为圆弧线.
如图所示,

答:(1)微粒的初速度v0至少应:v0
l
d
qU
m
才能射出电场进入磁场区域;
(2)在图中大致画出微粒在电场和磁场中的运动轨迹如上图所示.
点评:本题是带电粒子在组合场中运动的问题,关键是分析粒子的受力情况和运动情况,用力学的方法处理.
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