题目内容

如图所示,左侧为两块长为L=10cm,间距cm的平行金属板,加U=的电压,上板电势高;现从左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电微粒,微粒质量m=10-10kg,带电量q=+10-4C,初速度v0=105m/s;中间用虚线框表示的正三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形的上顶点A与上金属板平齐,BC边与金属板平行,AB边的中点P1恰好在下金属板的右端点;三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里,范围足够大的匀强磁场B2,且B2=4B1;求;

1.带电微粒从电场中射出时的速度大小和方向;

2.带电微粒进入中间三角形区域后,要垂直打在AC边上,则该区域的磁感应强度B1是多少?

3.画出粒子在磁场中运动的轨迹,确定微粒最后出磁场区域的位置。

 

 

1.θ=300即垂直与AB出射

2.

3.

解析:(1)设带电微粒在电场中做类平抛运动时间t,加速度a,出电场时竖直方向的速度为vy,∴   ……①

  ∴   ……②

  ∴   ……③

∴粒子出电场的速度……④

速度与水平方向夹角,∴θ=300即垂直与AB出射。……⑤  

(2)带电粒子出电场时竖直方向偏转的位移   有

代入(1)(2)得,,粒子由P1点垂直AB射入磁场。……⑥  带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示。

设匀速圆周运动P1Q1段半径R1,根据几何关系有 ……⑦   由…… ⑧得……⑨

带电粒子在B2磁场中以O2为圆心做匀速圆周运动,

即Q1Q2段,其半径……⑩

再次进入B1区域时做以O3为圆心,半径仍为R1的匀速圆周运动,

即Q2P2段,最后从P2点出磁场区域,如图所示。……11

 

在三角形P2CO3中,根据数学知识,有

    12

 

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