如图甲所示,加速电场的加速电压为U0="50"V,在它的右侧有水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场,且此区间内还存在着垂直纸面方向的匀强磁场B0.已知金属板的板长L=

◎ 题目

如图甲所示,加速电场的加速电压为U0 =" 50" V,在它的右侧有水平正对放置的平行金属
板a、b构成的偏转电场,且此区间内还存在着垂直纸面方向的匀强磁场B0.已知金属板的
板长L = 0.1 m,板间距离d = 0.1 m,两板间的电势差uab随时间变化的规律如图乙所示.紧
贴金属板a、b的右侧存在半圆形的有界匀强磁场,磁感应强度B = 0.01 T,方向垂直纸面
向里,磁场的直径MN = 2R = 0.2 m即为其左边界,并与中线OO′垂直,且与金属板a的
右边缘重合于M点.两个比荷相同、均为q/m = 1×108 C/kg的带正电的粒子甲、乙先后由静
止开始经过加速电场后,再沿两金属板间的中线OO′ 方向射入平行板a、b所在的区域.不
计粒子所受的重力和粒子间的相互作用力,忽略偏转电场两板间电场的边缘效应,在每个粒
子通过偏转电场区域的极短时间内,偏转电场可视作恒定不变.
(1)若粒子甲由t = 0.05 s时飞入,恰能沿中线OO′ 方向通过平行金属板a、b正对的区域,试分析该区域的磁感应强度B0的大小和方向;
(2)若撤去平行金属板a、b正对区域的磁场,粒子乙恰能以最大动能飞入半圆形的磁场区域,试分析该粒子在该磁场中的运动时间.

◎ 答案

(1),方向垂直向里(2)

◎ 解析

(1)加速场由电场力做功 (2分)
由图像可知,在t=0.05s间,(1分)
带电粒子在两板间,(2分)
得磁感强度,方向垂直向里(3分)
(2)撤去平型金属板正对磁场,带电粒子将做类平抛运动,若获得最大动能,设可从板下边缘飞出有
,得到结论假设成立,,可知速度与水平方向夹角为45°(3分)
洛伦兹力提供向心力,有(2分)
(2分),由时间(2分)

本题考查带电粒子在有界磁场和复合场中的运动,根据动能定理求出经过加速电场后的速度,由两极板间匀速列出受力平衡的公式,求出磁感强度大小及方向,进入磁场中根据题目所给条件画出运动的轨迹图,借助几何关系求解

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,加速电场的加速电压为U0="50"V,在它的右侧有水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场,且此区间内还存在着垂直纸面方向的匀强磁场B0.已知金属板的板长L=…”主要考查了你对  【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。

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