【答案解析】(1)4×104m/s.(2)π×10-5s,垂直地打在BC边的中点.(3)分析过程如上所述. 解析解:(1)粒子从P极板进入电场后,做加速运动,有:
qU=mv2−
mv02
v=4×104m/s
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:
qvB=m故R=
=0.8m
所以垂直地打在BC边的中点.
粒子在磁场中运动的周期为
T=偏转角为90°,
所以粒子在磁场中运动的时间为t=T=
×10−4s=π×10−5s
(3)当粒子以反向最大电压进入电场时,粒子不能穿过Q点进入磁场.
t=0时刻射入的粒子,没有经过加速,粒子将以v0=2.0×104m/s从O点射入磁场,
Rmin==0.4m.恰好打到C点
因此OC边可以全部打到.
当粒子以正向最大电压加速进入电场中,根据动能定理:
qUm=mvm2−
mv02
最大速度vm=105m/s
Rmax==2m
若粒子与AB边相切飞出,如图所示,根据几何关系可得:
BF+FC=a,
R切=PF+FO1,可得:
R切=0.8×(+1)m<Rmin
由以上三个半径关系可知,粒子从BC 和AB边飞出.
若恰好与AB相切的粒子打在BC边E,离C点的距离为:0.8在EC之间均有粒子飞出
与AB边相切的切点P到B点的距离为:0.8(−1)m
当粒子以最大速度进入磁场时,粒子将从AB边界的G点飞出,设OD之间的距离为x,则:
GD=AD=x+,O2=Rmax-x,
根据几何关系可得:(+x)+(Rmax−x)2=Rmax2
可得x=0.4m
最大速度粒子从AB边上射出点G到B点的距离为:0.4m
在GP之间均有粒子飞出.