如图甲所示,M和N是相互平行的金属板,OO1O2为中线,O1为板间区域的中点,P是足够大的荧光屏带电粒子连续地从O点沿OO1方向射入两板间.带电粒子的重力不计.(1)若只在两板间加

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

如图甲所示,M和N是相互平行的金属板,OO1O2为中线,O1为板间区域的中点,P是足够大的荧光屏带电粒子连续地从O点沿OO1方向射入两板间.带电粒子的重力不计.
(1)若只在两板间加恒定电压U,M和N相距为d,板长为L(不考虑电场边缘效应).若入射粒子是不同速率、电量为e、质量为m的电子,试求能打在荧光屏P上偏离点O2最远的电子的动能.
(2)若两板间没有电场,而只存在一个以O1点为圆心的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,已知磁感应强度B=0.50T,两板间距d=

3
cm,板长L=l.0cm,带电粒子质量m=2.0×10-25kg,电量q=8.0×10-18C,入射速度v=

3
×105m/s.若能在荧光屏上观察到亮点,试求粒子在磁场中运动的轨道半径r,并确定磁场区域的半径R应满足的条件.(不计粒子的重力)
(3)若只在两板间加如图乙所示的交变电压u,M和N相距为d,板长为L(不考虑电场边缘效应).入射粒子是电量为e、质量为m的电子.某电子在t0=
L
4v0
时刻以速度v0射入电场,要使该电子能通过平行金属板,试确定U0应满足的条件.

魔方格
______.

◎ 答案


魔方格
(1)电子在两极板间的加速度为:a=
eU
md

通过金属板的时间为:t=
L
v

对打在荧光屏上偏离点O2最远的粒子,有:
1
2
d=
1
2
at2             
有动能定理得:Ek=
1
2
eU+
1
2
mv2                           
联立解得:Ek=
eU(d2+L2)
2d2

(2)由牛顿第二定律可知,qvB=
mv2
r

代入数据解得:r=5

3
×10-3m=8.7×10-3m                   
如图所示,设恰好在荧光屏P上观察到亮点时,粒子偏转角为2θ,磁场区域的最大半径为R0,由几何关系可知
tan2θ=
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