如图所示,质量为m,电荷量+q的带电粒子在左侧加速电场的作用下,以速度v0进入场强为E的偏转电场,在偏转电场的作用下偏转θ角射出.若撤去电场改用同样宽度的匀强磁场,使该离

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量为m,电荷量+q的带电粒子在左侧加速电场的作用下,以速度v0进入场强为E的偏转电场,在偏转电场的作用下偏转θ角射出.若撤去电场改用同样宽度的匀强磁场,使该离子通过该区域并使偏转角度也为θ,求
(1)加速电场的电压;
(2)所加磁场的磁感应强度为多大;
(3)粒子穿过电场和磁场的时间之比为多少.
魔方格

◎ 答案

(1)由动能定理得,qU=
1
2
mv02

解得:U=
mv02
2q

(2)设电场的宽度为L,粒子在偏转电场中做类平抛运动
运动时间t=
L
v0

粒子在偏转电场中的加速度a=
qE
m

tanθ=
at
v0
=
qEL
mv02
    ①
粒子在磁场中做匀速圆周运动向心力,由洛伦兹力提供:qv0B=m
v02
R

解得R=
mv0
qB

由几何关系得:sinθ=
L
R
=
qBL
mv0
   ②
由①②联立解得B=
Ecosθ
v0

(3)粒子在偏转电场中运动的时间t=
L
v0
   ③
粒子在磁场中运动的时间t=
θ?m
qB
    ④
由②③④联立解得
t
t
=
sinθ
θ

答:(1)加速电场的电压为
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