如图所示,水平放置的平行金属板之间电压大小为U,距离为d,其间还有垂直纸面向里的匀强磁场.质量为m带电量为+q的带电粒子,以水平速度v0从平行金属板的正中间射入并做匀速直

◎ 题目

如图所示,水平放置的平行金属板之间电压大小为U,距离为d,其间还有垂直纸面向里的匀强磁场.质量为m带电量为+q的带电粒子,以水平速度v0从平行金属板的正中间射入并做匀速直线运动,然后又垂直射入场强大小为E2,方向竖直向上的匀强电场,其边界a、b间的宽为L(该电场竖直方向足够长).电场和磁场都有理想边界,且粒子所受重力不计,求
(1)该带电粒子在a、b间运动的加速度大小a;
(2)匀强磁场对该带电粒子作用力的大小f;
(3)该带电粒子到达边界b时的速度大小v.
魔方格

◎ 答案

(1)带电粒子在a、b间运动过程中,
魔方格
所受的电场力F2=qE2
根据牛顿第二定律:a=
F2
m

联立得 a=
qE2
m

(2)带电粒子在平行金属板间做匀速直线运动,该粒子受力如图:
场强:E1=
U
d

电场力:F1=qE1
根据平衡条件:f=F1
解得:f=
qU
d

(3)粒子在a、b间运动时间:t=
L
v0

粒子到达边界b时电场方向的速度:vy=at
粒子到达边界b时的速度:v=

v20
+
v2y

v=

v20
+(
qE2L
mv0
)
2

答:(1)该带电粒子在a、b间运动的加速度大小a是
qE2
m

(2)匀强磁场对该带电粒子作用力的大小f是
qU
d

(3)该带电粒子到达边界b时的速度大小v是

v20
+(
q
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