试题分析:⑴设带电粒子在两金属板间运动的时间为t
1,则L=v
0t
1解得:t
1=
设带电粒子在两金属板间运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有:
=ma
由题意可知,在t=kT(k=0,1,2,…)时刻进入电场的粒子其侧向位移最大
其最大侧向位移为:y
max=
+
联立以上各式并代入数据解得:y
max=22.5cm
⑵所有带电粒子在电场中加速时间均相同,设其出电场时竖直方向的速度大小为v
y,则:v
y=
=1.5×10
5m/s
粒子出电场时速度大小为:v=
=2.5×10
5m/s
设带电粒子出电场时速度与水平方向的夹角为α,tanα=
=
故所有粒子出电场的速度方向均相同,且出电场后在进入磁场之前做匀速直线运动,所以在边界MN上的宽度与粒子出电场的宽度相等
由题意可知,当带电粒子在t=kT+
(k=0,1,2,…)时刻进入电场的粒子侧向位移最小,其最小侧向位移为:y
min=
代入数据解得:y
min=7.5cm
所以Δy=y
max-y
min=15cm
⑶带电粒子出电场后做匀速直线运动,设其竖直方向上的位移大小为y
1,则y
1=
=1.5cm
分别画出最大侧向位移与最小侧向位移两种情况的轨迹图如下左图所示
由几何关系得P
2P
3=9cm
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径设为R,则qvB=
,解得:R=
=4cm
画出两种典型的轨迹图如上由图所示,其中P
1P
4、P
5P
2之间的粒子会打在屏上
有几何关系得:P
1P
4=3.6cm,P
5P
2=1cm
因为是均匀分布的,所以k=
×100%=31%