如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对

如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。

已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、、t0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)

(1)求电压U0的大小。

(2)求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。

(3)带电粒子在磁场中的运动时间。

答案

(1)t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负方向偏移的距离为l/2,则有

     (1分)    Eq=ma    (1分)

    l/2=at02/2    (1分)

    联立解得两极板间偏转电压为。(2分)

(2)t0时刻进入两极板的带电粒子,两极板没有电场,带电粒子做匀速直线运动。

带电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0=l/t0    (2分)

设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有  (1分)

联立⑤⑥式解得  (1分)。

(3)2t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为vy=at0

设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为,则,(2分)

联立解得,带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧所对的圆心角为,所求最短时间为, (1分)

带电粒子在磁场中运动的周期为,联立以上两式解得。(2分)

同理,t=0进入两极板的带电粒子在磁场中运动的时间最长为:(2分)

所以,带电粒子在磁场中的运动时间:(1分)


解析:

相关题目

中华民族是一个传统的礼仪之邦,日常生活中特别注意礼貌
中华民族是一个传统的礼仪之邦,日常生活中特别注意礼貌用语,比如问候教师时说“教祺”; 请人勿送说“留步” 请给方便说“借光”。下面几种生
下图反映的是19世纪中英两国的重要国家机构,二者的最大区
下图反映的是19世纪中英两国的重要国家机构,二者的最大区别在于(   )               A.决策形式不同              B.人员选拔不同 C.机
若某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,
若某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,则此行星的第一宇宙速度约为(    )  A.2 km/s                    B.4 km/s  
数学活动课上,老师在黑板上画直线平行于射线AN(如图),让
数学活动课上,老师在黑板上画直线平行于射线AN(如图),让同学们在直线l和射线AN上各找一点B和C,使得以A、B、C为顶点的三角形是等腰直角三角形.
根据下图所示, 回答有关问题:    (1)写出图中标有字母
根据下图所示, 回答有关问题:    (1)写出图中标有字母的仪器名称:a           。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气,应选用的发生装置是  
小明乘坐索道到山上游玩,每隔1min能遇见6部缆车,已知索道
小明乘坐索道到山上游玩,每隔1min能遇见6部缆车,已知索道单程距离为2160m,缆车的速度保持1.2m/s,则整个索道上的缆车总数为 A.150部           B
人类对空气是一种怎样的物质进行了长期和艰难的探索,许
人类对空气是一种怎样的物质进行了长期和艰难的探索,许多的探索者都提出过他们的观点。较早通过实验研究得出“空气是由氧气和氮气组成的”这
如图15-3-9所示,质量均匀分布的正方形金属框abOc可绕z轴转动
如图15-3-9所示,质量均匀分布的正方形金属框abOc可绕z轴转动,每边长度 L=0.1 m,每边质量m=0.01 kg;线框处于磁感应强度B=0.98 T的匀强磁场中(磁场方向

最新题目