如图(a)所示,平行金属板A和B间的距离为d,左侧有一半径为R的圆形匀强磁场区域,磁场中心与两金属板的中心线在一条直线上.在A、B板上加上如图(b)所示的方波形电压,t=0时A板

◎ 题目

如图(a)所示,平行金属板A和B间的距离为d,左侧有一半径为R的圆形匀强磁场区域,磁场中心与两金属板的中心线在一条直线上.在A、B板上加上如图(b)所示的方波形电压,t=0时A板比B板的电势高,电压的正向值为U0,反向值也为U0.现有由质量为m的带正电且电荷量为q的粒子组成的粒子束,沿与水平成60°方向正对磁场圆心,以速度v0=

3
qU0T
3dm
 射入,带电粒子恰好水平射出磁场区,并进入电场.所有粒子在AB间电场区的飞行时间均为T.(不计重力影响).求:
(1)磁感应强度.
(2)t=0时刻进入电场的粒子,飞出电场时的速度大小和方向.
(3)粒子飞出电场时的位置离O′点的距离范围.

魔方格

◎ 答案

(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由题意分析可知粒子速度的偏向角为60°,由几何知识得:半径为r=Rtan60°
魔方格

根据:qv0B=m
v20
r

得:B=
mv0
qr

又:v0=

3
qU0T
3dm
,联立解得:B=
U0T
2dR

(2)粒子在电场中的加速度为:a=
qU0
dm

打出电场的粒子都是相同的,在沿电场线方向的速度大小为
   vy=a?
T
3
=
qU0T
3dm

则v=

v20
+
v2y
=
2U0qT
3dm

设速度方向与v0的夹角为θ,则tanθ=
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