如图所示,带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d,金属板之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴与金属板中心线重合,y轴垂直于金属板,在区域Ⅰ和区域Ⅱ内存在方

◎ 题目

如图所示,带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d,金属板之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴与金属板中心线重合,y轴垂直于金属板,在区域Ⅰ和区域Ⅱ内存在方向相同的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B1和B2,且B1<B2,一电子沿着x轴正向以速度v0射入平行板之间,在平行板间恰好沿着x轴正方向做直线运动,并由区域Ⅰ进入区域Ⅱ,然后经过y轴离开区域Ⅰ,已知区域Ⅰ沿x轴方向宽度为

3
mv0
2B1e
,区域Ⅱ的宽度足够大,电子电荷量为e,质量为m,不计电子重力,求:
(1)两金属板之间电势差U;
(2)电子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的半径R1和R2
(3)电子两次经过y轴的时间间隔t.

◎ 答案

(1)粒子在板间做直线运动,则洛伦兹力和电场力相等:ev0B=e
U
d

得:U=Bv0d
(2)粒子的轨迹如图,在区域I、II内,由qvB=m
v
R
得:
R1=
mv0
eB1

同理:R2=
mv0
eB2

(3)由几何关系可知:
L
R1
=sinθ1

得:θ1=60°
θ12=60°
由:T=
2πR
v

得:T=
2πm
qB

t1=
1
6
T1=
πm
3eB1

t2=
1
6
T2=
πm
3eB2

t=2t1+t2=
πm
3e
(
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