如图所示,大量质量为、电量为的带电粒子(不计重力),由静止开始经电场加速后沿水平方向从P点进入的匀强磁场,不计各粒子之间的作用力.已知磁感应强度为B,磁场的两边界线竖
◎ 题目
如图所示,大量质量为、电量为的带电粒子(不计重力),由静止开始经电场加速后沿水平方向从P点进入的匀强磁场,不计各粒子之间的作用力.已知磁感应强度为B,磁场的两边界线竖直且上下足够长,宽度为.回答下列问题: (1)加速电场的电压为U0时,粒子刚好能从磁场的右边界穿过,求U0=? (2)若在P点加一个速度散射器(可使粒子速度方向变化,而不改变速度大小),使粒子从P点沿各个方向射入磁场,为使磁场右边界有粒子射出,加速电压至少应为多大? (3)在有速度散射器的情况下,将加速电压调为U=U0,则穿过磁场的粒子中,穿越磁场的最短时间为多少? |
◎ 答案
(1)在加速电场中根据动能定理: qU0=
v=
在匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,粒子刚好能从磁场的右边界穿过,轨迹正好是
Bqv=m
d=
解得:U0=
(2)此时的临界条件为:粒子沿磁场左边界射入磁场做半个圆的运动,从磁场右边界射出.
v/=
解得U/=
(3)做运动轨迹如右图所示. U=U0=
v= |