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如图所示,两平行金属板A、B长度为l,直流电源能提供的最大电压为U,位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为-q、重力不计的带电粒子,射入板间的粒子速度均为ν0。在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,分布在环带区域中,该环带的内外圆的圆心与两板间的中心重合于O点,环带的内圆半径为R1。当变阻器滑动触头滑至b点时,带电粒子恰能从右侧极板边缘射向右侧磁场。

(1)问从板间右侧射出的粒子速度的最大值νm多少?

(2)若粒子射出电场时,速度的反向延长线与ν0所在直线交于点,试证明点与极板右端边缘的水平距离x,即与O重合,所有粒子都好像从两板的中心射出一样;

   (3)为使粒子不从磁场右侧穿出,求环带磁场的最小宽度d。

 

答案

(1)当两板间加最大电压时,从右侧极板边缘飞出的粒子速度最大。由动能定理得

 (3分)

解出      (3分)

(2)如图,设粒子在电场中的侧移为y,则

=     (2分)

l=v0t     y=t (2分)

联立解得x=  (2分)

(3)射出粒子速度最大时,对应磁场区域最大,设最大轨迹半径为rm,则

qvmB=        (2分)

如图所示,设环带外圆半径为R2,所求d= R2-R1  (2分)

R12+rm2=(R2rm)2  

解得  (2分)

         (2分)

解析:略

 

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