如图所示,在y轴的右侧存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,在x轴的上方有一平行板式加速电场.有一薄绝缘板放置在y轴处,且与纸面垂直.现在一质量为m、电荷量为
◎ 题目
如图所示,在y轴的右侧存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,在x轴的上方有一平行板式加速电场.有一薄绝缘板放置在y轴处,且与纸面垂直.现在一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速,然后以垂直于板的方向沿直线从A处穿过绝缘板,而后从x轴上的D处以与x轴负向夹角为30°的方向进入第四象限,此时再加一匀强电场,使粒子能沿直线从D点到达y轴上的C点.已知OD长为l,不计粒子的重力.求: (1)粒子射入绝缘板之间的速度; (2)粒子经过绝缘板时损失了多少动能; (3)所加匀强电场的电场强度的大小及方向; (4)带电粒子在y轴的右侧运行的总时间. |
◎ 答案
(1)粒子在电场中加速,由动能定理得:qU=
解得:v=
(2)粒子在磁场中做圆周运动轨迹如图所示: 由几何关系可得轨道半径:r=2l. 由牛顿第二定律得:qv′B=m
解得:v′=
根据能量守恒得,损失的动能为:△EK=
解得:△EK=qU-
(3)粒子若作直线运动,洛伦兹力与电场力相等,即:qv′B=qE, 解得:E=
(4)粒子在第一象限作匀速圆周运动的时间为:t1=
粒子在第四象限做匀速直线运动的时间为:t2=
粒子x轴右侧运行的总时间为:t=t1+t2= |