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如图K与虚线MN之间是加速电场。虚线MN与PQ之间是匀强电场,虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场,且MN、PQ与荧光屏三者互相平行。电场和磁场的方向如图所示。图中A点与O点的连线垂直于荧光屏。一带正电的粒子由静止被加速从A点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上。已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=Ed/2,式中的d是偏转电场的宽度且为已知量,磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度v0关系符合表达式v0=E/B,如图所示,试求:

(1)画出带电粒子的运动轨迹示意图,

(2)磁场的宽度L为多少?

(3)改变磁场的磁感应强度的大小,则荧光

屏是出现的亮线长度是多少?

 

 

答案

解:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在磁场中作圆周运动,带电粒子最终垂直地打在荧光屏上,说明带电粒子在电场中偏转的角度与在磁场中偏转的角度大小相等,方向相反,其轨迹如图所示.(1分)

(2)带电粒子在加速电场中获得的动能为  

            (3分)

进入偏转电场后的偏转角为

        (2分)

即带电粒子在电场中的偏转角=45°

竖直速度与水平速度大小相等

带电粒子离开偏转电场速度为        (2分)

带电粒子在磁场中偏转的半径为   (2分)

带电粒子在偏转电场中的偏转角与在磁场中的偏转相等,才能垂直打在荧光屏上,

由图可知,磁场宽度      L= Rsinθ= d          (2分)

(3)当磁感应强度为零时,带电粒子从C点射出时,沿直线打到荧光屏上D点,

为带电粒子打到荧光屏上的最低点。则      (2分)

当磁感应强度增加到一定程度,使带电粒子刚好和荧光屏相切时,为带电粒子打到荧光屏上的最高点。

    (2分)

(1分)

则亮线长度

(1分)

 

 

解析:略

 

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