如图所示,带电荷量为+q、质量为m的粒子(不计重力)由静止开始经A、B间电压加速以后,沿中心线射入带电金属板C、D间,CD间电压为U0,板间距离为d,中间有垂直于纸面向里的匀强

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,带电荷量为+q、质量为m的粒子(不计重力)由静止开始经A、B间电压加速以后,沿中心线射入带电金属板C、D间,CD间电压为U0,板间距离为d,中间有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0
(1)为使加速的粒子进入CD板间做匀速直线运动,求加速电压U.
(2)设沿直线飞越CD间的粒子由小孔M沿半径方向射入一半径为R的绝缘筒,筒内有垂直纸面向里的匀强磁场,粒子飞入筒内与筒壁碰撞后速率、电荷量都不变,为使粒子在筒内能与筒壁碰撞4次后又从M孔飞出,请在图中画出离子的运动轨迹并求出筒内磁感应强度B的可能值.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)加速过程有qU=
1
2
mv02①
在CD间做匀速直线运动有:qE=B0qv0②
且E=
U0
d
③
由①②③式可得:U=
mU02
2qB02d2

(2)带电粒子在磁场中运动的轨迹如图所示,
由②③可得:v0=
U0
B0d

粒子在圆形磁场中有Bqv0=m
v02
r

所以B=
mv0
qr
=
mU0
B0dqr

如图所示r=Rtanθ
第一种情况:θ=
1
2
×
5
=
π
5
,所以r=Rtan
π
5

所以B=
mU0
B0dqr
=
mU0
qB0dRtan
π
5

第二种情况:θ′=
5
,r′=Rtan
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