(20分)如图甲所示,偏转电场的两个平行极板水平放置,板长L=0.08m,板间距足够大,两板的右侧有水平宽度l=0.06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场。一个比荷为的带负电粒子以

◎ 题目

(20 分)如图甲所示,偏转电场的两个平行极板水平放置,板长L=0.08m,板间距足够大,两板的右侧有水平宽度l=0.06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场。一个比荷为的带负电粒子以速度v0=8×105m/s从两板中间沿与板平行的方向射入偏转电场,若从该粒子进入偏转电场时开始计时,板间场强恰好按图乙所示的规律变化,粒子离开偏转电场后进入匀强磁场并最终垂直磁场右边界射出。不计粒子重力,

求:(1)粒子在磁场中运动的速率v;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径R和磁场的磁感应强度B;
(3)粒子从进入偏转电场到离开磁场所用的时间。

◎ 答案

(1) (2)   (3)

◎ 解析


试题分析:(1)根据题意,电子在偏转电场中的运动时间:
   ……  (2分)
对比乙图可知,电子在极板间运动的时间是偏转电场的一个周期。 
在第一个时间内,电子在垂直于极板方向上做初速为0的匀加速直线运动,有:
      ……  (1分)    
       ……  (1分)
在第二个时间内,电子做匀速直线运动,带电粒子进入磁场时的速度为:
       ……  (2分)
联解①③④⑤得:……  (1分)
(2)作出电子在磁场中的轨迹如图所示;

设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,由几何关系有:
          ……  (2分)
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有:
           ……  (1分)
联解⑦⑧得:
               ……  (1分)
               ……  (1分)
(3)粒子在磁场中运动转过的圆心角
……  (2分)
       ……  (1分)
粒子在磁场中运动的时间……  (2分)
s……  (1分)
粒子运动的总时间为 ……  (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“(20分)如图甲所示,偏转电场的两个平行极板水平放置,板长L=0.08m,板间距足够大,两板的右侧有水平宽度l=0.06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场。一个比荷为的带负电粒子以…”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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