题目内容

如图所示,在半径为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.三个点P、M、N均匀地分布在圆周上,有三对电压相同、相距为d的平行金属板,它们分别在这三点与圆相切,而且在相切处的极板上分别留有缝隙.一个质量为m,带电量为+q的粒子,从点Q由静止开始运动,经过一段时间恰能回到点Q(不计重力).

①在图上标出各极板的正负,并求出每对平行金属板上应加的电压为多少?

②粒子从点Q出发又回到点Q,至少需要多长时间?

答案:
解析:

  ①各极板的正、负如图所示.设金属板所加电压为U,粒子被加速到N点时速度为v.有:qU=mv2①要使粒子恰能回到Q点,轨迹如图所示.粒子在磁场中转动半径r=R②而r=③由①②③式得:U=

  ②设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T,在一对平行金属板之间运动的时间为t1,则T=,由d=可得t1=d,故粒子从Q点出发回到Q点至少需要时间为:

  t=6t1+=+6d=+


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