如图所示,一种β射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成,放射源S在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度的β粒子.若金属板长为L,金属板间距为12L,细管C与两金

◎ 题目

如图所示,一种β射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成,放射源S在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度的β粒子.若金属板长为L,金属板间距为
1
2
L,细管C与两金属板等距,已知β粒子电荷量为-e,质量为m.求:
(1)当A、B板间加上垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场时,能从细管C水平射出β粒子速度大小;
(2)当A、B板间加电压U时,放射源S射出的β粒子速度大小为多少时,才难从细管C水平射出.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)加匀强磁场B时,?粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图,圆心在O点,
由几何知识得:R2=L2+(R-
1
4
L)2
R=
17
8
L

洛伦兹力提供向心力     evB=m
v2
R

由①②整理得 v=
17eBL
8m

(2)加电压U,A、B板间为匀强电场.β粒子从放射源S发射,
从细管C水平射出的逆过程为类平抛运动,设β粒子从放射源
S发射的速度为v,从细管C水平射出的速度为v0,则
水平方向    x=L=v0t
竖直方向    y=
L
4
=
1
2
at2

a=
Ee
m

E=
2U
L

联立以上各式求得v0=2

Ue
m

根据动能定理得  -e
U
2
=
1
2
m
v20
-
1
2
mv2

代入v0值求得   v=

5eU
m

答:(1)当A、B板间加上垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场时,能从细管C水平射出β粒子速度大小为
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