如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接
◎ 题目
如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响). 已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、l0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况) (1)求电压U的大小. (2)求
(3)何时刻进入两极板的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间. |
◎ 答案
(1)t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出, 则有 y=
由E=
联立以上三式,解得两极板间偏转电压为U0=
(2)
由题,带电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0=
带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为vy=a?
带电粒子离开电场时的速度大小为v=
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R, 则有Bvq=m |