题目内容


如图所示,足够大的平行挡板A1、A2竖直放置,间距6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN为理想分界面,Ⅰ区的磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外. A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2,两孔与分界面MN的距离均为L.质量为m、电荷量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并直接偏转到MN上的P点,再进入Ⅱ区,P点与A1板的距离是L的k倍,不计重力,碰到挡板的粒子不予考虑.

(1)若k=1,求匀强电场的电场强度E;

(2)若2<k<3,且粒子沿水平方向从S2射出,求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式.


 (1) (2)v= B=B0

 (1)粒子在电场中,由动能定理有

qEd=mv2 -0

粒子在Ⅰ区洛伦兹力提供向心力

qvB0=m

当k=1时,由几何关系得

r=L

解得

E=.

(2)由于2<k<3时,由题意可知粒子在Ⅱ区只能发生一次偏转,由几何关系可知

(r-L)2+(kL)2=r2

解得r=L

又qvB0=m,则

v=

粒子在Ⅱ区洛伦兹力提供向心力,

即qvB=m

由对称性及几何关系可知

=

即r1=L

联立上式解得

B=B0.


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