摘要:14.如图14甲所示.建立xOy坐标系.两平行极板P.Q垂直于y轴且关于x轴对称.极板长度和板间距均为l.在第一.四象限有磁感应强度为B的匀强磁场.方向垂直于xOy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m.电荷量为+q.速度相同.重力不计的带电粒子.在0-3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压.已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场.上述m.q.l.t0.B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况) 图14 (1)求电压U0的大小. (2)求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径. (3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间. 解析:(1)t=0时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动.t0时刻刚好从极板边缘射出.在y轴负方向偏移的距离为l.则有 E= ① qE=ma ② l=at ③ 联立①②③式.解得两板间电压为 U0= ④ (3)2t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中运动时间最短.带电粒子离开电场时沿y轴正方向的分速度为 vy′=at0 设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为α.则 tanα= ⑪ 联立③⑤⑪式解得 α= ⑫ 带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示.圆弧所对的圆心角为2α=.所求最短时间为 tmin=T ⑬ 带电粒子在磁场中运动的周期为 T= ⑭ 联立⑬⑭式得 tmin=. 答案:2t0

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