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(1)加速电压U=100 V时,带电粒子能否与中性粒子相碰,画出它的轨迹;

(2)欲使带电粒子能与中性粒子相碰,加速电压U的最大值为多少?

答案

(1)经电场加速后,设带电粒子到达P点时速度v,则=qU

v==100 m/s

    此时,磁场出现,粒子仅受洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,其运动半径r和周期T分别为

r==0.5 m

T==3.14×10-2s

    由1.57×10-2 s即T/2,磁场反向,而粒子此时刚好到达PO直线上。可见粒子运动具有周期性。

因为PO=3.0 m=3×2×0.5 m

所以粒子可与中性粒子相碰,轨迹如图。

(2)欲使粒子能与中性粒子相碰,带电粒子做圆周运动的半径R应满足K·2R=PO(K为自然数)且R≤ab/2=0.8 m

故R=0.75 m,v≤150 m/s

所以U=≤225 V,即最大加速电压为225 V。

答案:(1)相碰  (2)225 V

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