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如图所示,一个质量为m = 2.0×10-11kg,电荷量q = +1.0×10-5C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1= 100V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2= 100V。金属板长L= 20cm,两板间距d = cm。求:

1.微粒进入偏转电场时的速度v0大小;

2.微粒射出偏转电场时的偏转角θ;

3.若该匀强磁场的宽度为D=10cm,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?

 

 

 

答案

 

1.v0=1.0×104m/s

2.θ=30° 

3.0.346 T

解析:(1)微粒在加速电场中由动能定理得:qu1=mv02/2①       

解得v0=1.0×104m/s                                          ……3分

(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动,有: a=qu2/md,vy=at=aL/ v0  

飞出电场时,速度偏转角的正切为:tanθ=vy/v0=U2L/2dU1=1/

解得  θ=30°                                                ……3分

(3)进入磁场时微粒的速度是:v=v0/cosθ    ③

轨迹如图,由几何关系有:  ④   

洛伦兹力提供向心力:   Bqv=mv2/r     ⑤

由③~⑤联立得: B=mv0(1+sinθ)/qDcosθ  代入数据解得:

B =/5 T = 0.346 T                             ……4分

所以,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.346T

 

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