◎ 题目

如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直于M、N，且S2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直于M、N板。质量为m、带电荷量为+q的粒子，经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场。粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计。 （1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小v： （2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0； （3）当M、N间的电压不同时，粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同，求t的最小值。

◎ 答案

解：（1）粒子从S1到达S2的过程中，根据动能定理得qU= ① 解得粒子进入磁场时速度的大小 （2）粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有 ② 由①②得加速电压U与轨迹半径r的关系为 当粒子打在收集板D的中点时，粒子在磁场中运动的半径r0=R 对应的M、N间电压 （3）M、N间的电压越大，粒子进入磁场时的速度越大，粒子在极板间经历的时间越短，同时在磁场中运动轨迹的半径越大，在磁场中运动的时间也会越短，出磁场后匀速运动的时间也越短，所以当粒子打在收集板D的右端时，对应时间t最短 根据几何关系可以求得粒子在磁场中运动的半径 由（2）得粒子进入磁场时速度的大小 粒子在电场中经历的时间 粒子在磁场中经历的时间 粒子射出磁场后做匀速直线运动经历的时间 粒子从S1到打在收集板D上经历的最短时间为

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直于M、N，且S2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在…”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。