◎ 题目

如图所示，M，N为水平放置的平行金属板，板间电压为U，在N板中心处有一小孔P，在N板上方有一边长L=1．Om的非磁性正方形绝缘框ABCD，AB边中点处有一小孔S，P和S处于同一竖直线上，绝缘框内有磁感应强度大小B=2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量m=2.0×10-4kg、电荷量g=+5．Ox 10-3c的带电粒子从紧靠M板处静止释放，并从小孔S垂直于AB边射入磁场，粒子和框壁碰撞过程中无动能损失，且碰撞时间可以忽略，不计粒子重力，求： （1）极板M所带电荷的电性？ （2）若MN板间电压U0=12.5V，则粒子在磁场中的运动时间为多少？（结果保留两位有效数字） （3）要使粒子能从S射出磁场，则MN板间的电压U应满足什么条件？

◎ 答案

（1）带电粒子在电场中加速，电场方向向上，故M板带正电     （2）粒子在电场中加速过程由动能定理 qU= 1 2 mv2…① 粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为R则有 qvB=m v2 R …② 联立①②两式解得R=0.5m  粒子在磁场中运动轨迹如图所示，故运动时间 t=2T=2× 2πm Bq =0.25s （3）粒子要能从S射出磁场，则粒子在磁场中的轨道半径R应满足 (2n+1)R= L 2  （n=0，1，2，…k）…③ 联立①②③可解得两板间的电压应满足 U= qB2L2 8(2n+1)m = 12.5 2n+1 V（n=0，1，2，…k） 答：（1）极板M所带电荷的正电； （2）若MN板间电压U0=12.5V，则粒子在磁场中的运动时间为0.25s； （3）要使粒子能从S射出磁场，则MN板间的电压U应满足U= qB2L2 8(2n+1)m = 12.5 2n+1 V（n=0，1，2，…k）．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，M，N为水平放置的平行金属板，板间电压为U，在N板中心处有一小孔P，在N板上方有一边长L=1．Om的非磁性正方形绝缘框ABCD，AB边中点处有一小孔S，P和S处于同一竖直线…”主要考查了你对  【向心力】，【牛顿第二定律】，【动能定理】，【带电粒子在电场中运动的综合应用】，【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。