题目内容

如图所示,在xoy第一象限内分布有垂直xoy向外的匀强磁场,磁感应强度。在第二象限紧贴y轴和x轴放置一对平行金属板MN(中心轴线与y轴垂直),极板间距;极板与左侧电路相连接,通过移动滑动头P可以改变极板MN间的电压。a、b为滑动变阻器的最下端和最上端(滑动变阻器的阻值分布均匀),a、b两端所加电压。在MN中心轴线上距y轴距离为处,有一粒子源S沿x轴正方向连续射出比荷为,速度为带正电的粒子,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用。

(1)当滑动头P在a端时,求粒子在磁场中做圆周运动的半径

(2)若滑动头P移至ab正中间时,粒子在电场中的运动时间为;滑动头P在b端时粒子在电场中的运动时间为,求的比值

(1)P在a端时,MN间电压为0,粒子进入磁场中时速度大小为,有:

        解得:       (5分)

   (2)粒子在电场中做类平抛运动

设MN间电压为U0时,粒子恰能沿极板边缘离开电场

      由得:       (3分)

P在ab正中间时,极板间电压,粒子可从板间离开电场

得:                       (3分)

当滑动头P在b端时,极板间电压,粒子打到极板上

得:  (3分)   代入数据解得:  (2分)

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