如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,沿与水平面成θ=60°的方向匀速运动,进入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域后,从水平金属板M左端下边缘附近水平射出磁场,进入两平行

◎ 题目

如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,沿与水平面成θ=60°的方向匀速运动,进入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域后,从水平金属板M左端下边缘附近水平射出磁场,进入两平行金属板M、N间,恰好从N板右边缘飞出.已知匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,两带电极板M、N长为l,间距为d,板间电压为U,不计粒子重力.
(1)分析判断极板M带正电还是带负电?
(2)求粒子在磁场中运动的速度大小;
(3)求粒子进入磁场时的入射点与离开磁场时的出射点之间的距离.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)粒子在磁场中向右偏转,由左手定则可知,粒子带负电;粒子在电场中向下偏转,所以M板带负电.
(2)设带电粒子进入电场时的初速度为v,则
  d=
1
2
at2
,l=vt
又  a=
qU
md

得  d=
qUl2
2mdv2

 解得 v=
l
d

qU
2m

(3)设磁偏转的半径为R,则由  qvB=m
v2
R

得  R=
mv
qB
=
l
Bd

mU
2q

如图所示,粒子进入磁场时的入射点与离开磁场时的出射点间的距离
d=2Rsin
θ
2
=2Rsin30°=
l
qB

mU
2q

答:
(1)极板M带负电.
(2)粒子在磁场中运动的速度大小
l
d
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