问题标题:
如图所示:在真空中,半径为的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,在磁场右侧有一对平行金属板和,两板间距离为,板长为,板的中心线与磁场的圆心在同一直
问题描述:
如图所示:在真空中,半径为的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,在磁场右侧有一对平行金属板和,两板间距离为,板长为,板的中心线与磁场的圆心在同一直线上,有一电荷量为、质量为的带电的粒子,以速度从圆周上的点沿垂直于半径并指向圆心的方向进入磁场平面,当从圆周上的点水平飞出磁场时,给、板加上如下图所示电压,最后粒子刚好以平行于板的速度,从板的边缘飞出(不计粒子重力),求 |
陈永健回答:
(1)(2)(3)
(1)粒子由1点进入磁场在洛仑兹力作用下做圆周运动,所以
由题意知粒子圆周运动的半径:
解得:
(2)据题意,粒子在电场中的运动时间为电场变化周期的整数倍,即:,于是得:
粒子在电场中运动侧向总位移:
带入已知量解得:
(3)由粒子在磁场中的受力可判断粒子带负电,粒子在时刻进入电场后向板偏转,由题意知粒子应刚好平行于板从板的边缘水平飞出,并沿着水平方向进入磁场。
如图:设粒子从点进入磁场,从点射出,点为粒子圆周运动的圆心,可知:,所以为菱形,故有
由于粒子水平射出,故,于是
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