如图所示,带正电的粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入,MN板间接有如图乙所示的随时间变化的电压,令电场只存在两板间,紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场

◎ 题目

如图所示,带正电的粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入,MN板间接有如图乙所示的随时间变化的电压,令电场只存在两板间,紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B,CD为分界线、EF为屏幕,已知金属板间距、磁场宽度、极板长均为0.2m,每个带正电粒子速度,比荷为,粒子重力不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,可认为电场是恒定不变的,求:
(1)带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径;
(2)带电粒子射出电场的最大速度;
(3)带电粒子打在屏幕EF上的范围。

◎ 答案

解:(1)t=0时射入电场的带电粒子不被加速,进入磁场中做圆周运动的半径最小,
由洛仑兹力提供向心力得
代入数值得。其运动轨迹恰好与EF相切,如图中I所示。
(2)设两板间电压为,带电粒子刚好从极板边缘射出电场,则有
代入数值得
在电压低于100V时,带电粒子能从两板间射出电场,电压高于100V时,
带电粒子打在极板上,不能从两板间射出,带电粒子刚好从极板边缘射出电场时,速度最大,
则有
所以求得
(3)由(1)知粒子打在屏幕上的最高点到点距离为0.2m,由(2)知粒子射出电场速度最大时,打在屏幕上的位置最低,其运动轨迹如图II所示,

可得:
由数学知识可得:
所以带电粒子打在屏幕EF上的范围为离屏幕中心上0.2m、下0.18m。

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,带正电的粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入,MN板间接有如图乙所示的随时间变化的电压,令电场只存在两板间,紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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