如图所示,纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动,一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动,一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间,两金属板带等量异种电荷,粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出,已知带电粒子的质量为m,电量为q,其重力不计,粒子进入磁场前的速度方向与带电板成θ=60°角,匀强磁场的磁感应强度为B,带电板板长为l,板距为d,板间电压为U.试
(1)上金属板带什么电?
(2)粒子刚进入金属板时速度为多大?
(3)圆形磁场区域的最小面积为多大?
魔方格

◎ 答案

(1)粒子在磁场中偏转的情况和左手定则可知,上金属板带负电.
(2)设带电粒子进入电场的初速度为v,在电场中偏转时有:
d=
1
2
at2=
1
2
qU
dm
(
l
v
)2
         ①
解得:v=
l
d

qU
2m
            ②
(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力,设磁偏转的半径为R,圆形磁场区域的半径为r,则:
qvB=m
v2
R
                 ③
R=
mv
qB
=
l
Bd

mU
2q
         ④
由几何知识可得:r=Rsin30°   ⑤
磁场区域的最小面积为S=πr2=
πmUl2
8qB2d2
 ⑥

魔方格

答:(1)上金属板带负电;
(2)粒子刚进入金属板时速度v=
l
d

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