题目内容

如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,与两板及左侧边缘线相切。一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧边缘O1点以某一速度射入,恰沿直线通过圆形磁场区域,并从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若撤去磁场,质子仍从O1点以相同速度射入,则经时间打到极板上。

(1)求两极板间电压U

(2)若两极板不带电,保持磁场不变,该粒子仍沿中心线O1 O2O1点射入,欲使粒子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足什么条件

解:(1)设粒子从左侧O1点射入的速度为,极板长为

粒子在初速度方向上做匀速直线运动   (2分)

在电场中:                                        (1分)

                                              (2分)

                                        (1分)

在复合场中作匀速运动:                             (2分)

解得                                          (2分)

(2)设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,粒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:         (2分)

因为              ,所以         (2分)

根据向心力公式  ,解得 r=                    (2分)

所以,粒子两板左侧间飞出的条件为                 (2分)

 


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