在如图所示的平行于直角坐标系内,有一用特殊材料制成的PQ,平行于y轴放置,该材料特性是只能让垂直打到PQ界面上的带电粒子通过.其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸
◎ 题目
在如图所示的平行于直角坐标系内,有一用特殊材料制成的PQ,平行于y轴放置,该材料特性是只能让垂直打到PQ界面上的带电粒子通过.其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,其右侧有竖直向上场强为E的匀强电场.现有速率不同的带电粒子在纸面上从坐标原点O沿不同方向射到三角形区域,不考虑带电粒子间的相互作用及带电粒子重力.已知带电粒子的电荷量为e,质量为m,在△OAC中,OA=a,θ=60°.求: (1)要想使带电粒子通过PQ,带电粒子带正电还是带负电?在经过磁场边界OC时的速度方向与OC的夹角是多少? (2)能通过PQ界面的带电粒子所具有的最大速度是多少?其从O点入射时与y轴夹角是多少? (3)在PQ右侧x轴上能接收到带电粒子的最远位置坐标. |
◎ 答案
(1)要使电子能通过PQ界面,电子飞出磁场的速度方向必须水平向右,根据几何图形得: 在经过磁场边界OC时的速度方向与OC的夹角是30° (2)由Bev=
即r=2a时,电子的速度最大即r=2a时,电子的速度最大 由Bev=
得:vmax=
从O点入射速度方向与y轴夹角为30° (3)粒子在电场中做类平抛运动,将其运动分解成垂直电场强度方向与沿着电场强度方向. 则有,电场强度方向做初速度为零的匀加速度直线运动:a=
垂直电场强度方向做匀速直线运动:x=vt 解得:xmax==2Ba
由此可知:PQ界面的右侧x轴上能接收电子的最远位置坐标为(
答:(1)要使电子能通过PQ界面,电子飞出磁场的速度方向必须水平向右,在经过磁场边界OC时的速度方向与OC的夹角是30° (2)能通过PQ界面的带电粒子所具有的最大速度是
(3)在PQ右侧x轴上能接收到带电粒子的最远位置坐标为(
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