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如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压u,两板间电场可看作是均匀的,且两板外无电场,极板长L=0.2m,板间距离d=0.2m,在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO′垂直,磁感应强度B=5×103T,方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子的速度v0=105m/s,比荷q/m=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的时间极短,此极短时间内电场可视作是恒定不变的。

1)试求带电粒子射出电场时的最大速度。

2)证明任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为定值。

3)从电场射出的带电粒子,进入磁场运动一段时间后又射出磁场。求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间。

答案

解析:22分)

3)粒子飞出电场进入磁场,在磁场中按逆时针方向做匀速圆周运动。粒子飞出电场时的速度方向与OO'的最大夹角为α α=45°   2分)

当粒子从下板边缘飞出电场再进入磁场时,在磁场中运动时间最长,

     3分)

当粒子从上板边缘飞出电场再进入磁场时,在磁场中运动时间最短,

   3分)

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