如图所示，真空中有两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔O1和O2，金属板C、D接在正弦交流电源上，两板间的电压uCD随时间t变化的图线如图所示．t=0时刻开始，从
◎ 题目
| 如图所示，真空中有两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔O1和O2，金属板C、D接在正弦交流电源上，两板间的电压uCD随时间t变化的图线如图所示．t=0时刻开始，从D板小孔O1处连续不断飘入质量为 m=3.2×10-25kg，电荷量为 q=1.6×10-19C的带正电的粒子（可认为飘入速度为零）．在C板外侧有以CMNE为边界的长方形匀强磁场，MN与C金属板平行，相距d=10cm，O2C的长度L=15cm，匀强磁场磁感应强度的大小为B=0.10T，方向垂直于纸面向里，粒子的重力及粒子间相互作用力忽略不计．平行金属板C、D之间的距离足够小，粒子在两板间的运动时间可忽略不计．试求： （1）带电粒子经小孔O2进入磁场后，飞出该磁场边界CM的最小速度为多大？ （2）从0到0.06s末时间内哪些时间段飘入小孔O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN？ （3）在磁场边界CMNE上，有粒子射出的长度范围为多长．  |
◎ 答案
| （1）设粒子飞出该磁场边界CM的最小速度为v0，粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 qv0B=m
粒子恰好飞出磁场时，r0=d 解得最小速度v0=
（2）因为粒子在两板间的运动时间可忽略不计，所以粒子通过电场的过程中认为电压不变． 设恰好飞出磁场边界MN的粒子在电场中运动时板间电压为U0， 根据动能定理，得qU0=
根据电压图象可知，UCD=50sin50πtV，得到U0=25V时，对应时刻分别为
故从0到0.06s末时间内，飞出磁场边界MN时间为
（3）设粒子在磁场中运动的最大速度为vm，对应的最大半径为Rm， 则qUm=
粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小距离为 x=Rm- |
