(16分)如图13-4-10所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线

◎ 题目

(16分)如图13-4-10所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在磁场右侧有一对平行金属板MN,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上. 给MN板加上电压U0,其变化情况如图13-4-11所示.有一电荷量为q、质量为m的带电的粒子,从M、N板右侧沿板的中心线,在t=0或t=T/4时刻以速率v向左射入M、N之间,粒子在M、N板的左侧刚好以平行于MN板的速度射出.若上述粒子经磁场后又均能平行于M、N极板返回电场,而电场变化的周期T未知,求磁场磁感应强度B相应必须满足的条件.(不计粒子重力)

◎ 答案

                              

◎ 解析

(16分)若要使从极板左端射入磁场的粒子又平行于极板返回电场,则它们在磁场中的运动半径r必须等于其在电场中垂直板方向上的位移y.即ry,否则粒子运动的情况如图7所示,粒子射出磁场时其速度方向不再与中轴线O1O2平行.

对于t=0射入电场的粒子 -------------------(3分)
                                -------------------(1分)  
                    -------------------(1分)
                         -------------------(1分)  
                           -------------------(2分)
解得:  (N=1、2、3、……),其中   -------------------(2分)
对于时刻射入电场的粒子,      -------------------(2分)
若粒子在电场中运动的时间是T/2的偶数倍,则粒子沿中轴线O1O2射出电场,通过磁场偏转后,不可能再平行于中轴线O1O2射出磁场返回电场.故粒子在电场中运动的时间只能取T/2的奇数倍.                       -------------------(2分)
解得:  (N=1、2、3、……)其中
                                    -------------------(2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)如图13-4-10所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线…”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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