题目内容
| U1 | U2 |
分析:画出粒子在磁场中运动的轨迹,由几何知识求出轨迹的半径.带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律求出速度,再根据动能定理研究粒子在电场中加速过程,即可求出加速电压及加速电压之比.
解答:解:经电压U1加速后粒子射入磁场后刚好不能从PQ边界射出磁场,表明在磁场中做匀速圆周运动的轨迹与PQ边界相切,要确定粒子做匀速圆周运动的圆心O的位置,如图甲所示,圆半径R1与L的关系式为:L=R1+R1cosθ,R1=

又 qv1B=
解得v1=
经电压U2加速后以速度v2射入磁场,粒子刚好垂直PQ射出磁场,可确定粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在PQ边界线的O点,如图乙所示,半径R2与磁场宽L的关系式为 R2=
又qv2B=
解得v2=
在加速电场中,根据动能定理得 U1q=
m
U2q=
m
所以
=
=
答:加速电压
的值等于
.
| L |
| 1+cosθ |
又 qv1B=
m
| ||
| R |
解得v1=
| BqL |
| m(1+cosθ) |
经电压U2加速后以速度v2射入磁场,粒子刚好垂直PQ射出磁场,可确定粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在PQ边界线的O点,如图乙所示,半径R2与磁场宽L的关系式为 R2=
| L |
| cosθ |
又qv2B=
m
| ||
| R |
解得v2=
| BqL |
| mcosθ |
在加速电场中,根据动能定理得 U1q=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 1 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 2 |
所以
| U1 |
| U2 |
| ||
|
| cos2θ |
| (1+cosθ)2 |
答:加速电压
| U1 |
| U2 |
| cos2θ |
| (1+cosθ)2 |
点评:本题中带电粒子先加速后在磁场中偏转,电场中运用动能定理求解速度,在磁场中画轨迹,由几何知识求出半径,都是必须掌握的常用方法.
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