题目内容
如图所示,在相距为L,长为3L的平行金属板中间区域存在正交的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B(方向未画),电场方向竖直向下。有一群均匀分布的同种带电粒子,以相同速度从两板间水平射入,经过时间t,粒子沿直线穿过该区域。若在粒子进入板间时,撤去电场保留磁场,粒子恰好全部打在板上。不计粒子的重力,不考虑粒子之间的相互作用,粒子对原来电场和磁场的影响不计。试求:
(1)该区域电场强度E大小;
(2)该粒子的比荷q/m;
(3)若粒子进入时撤去磁场保留电场,则射出该区域的粒子数为总数的多少?
(1)由题意可知:
(1分)
粒子通过速度选择器
(2分)
结合上面式子可知E=3BL/t (1分)
(2)若只有磁场存在时,恰好全部粒子落在极板上,则轨迹如右图所示,
由勾股定理R2=(3L)2+(R-L)2 (1分)
得到:R=5L (1分)洛仑兹力提供向心力
(1分)
代入可得:q/m=3/5Bt (1分)
(3)若撤去磁场,保留电场,即粒子做类平抛运动,
(1分)
Eq=ma (1分)代入可得:y=0.9L (1分)
即只有10%的粒子能射出电场区域 (1分)
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