Question

15．如圖所示，有一種比荷未知的帶電粒子，以相等的速度從P點垂直射入有界勻強電場中，已知電場強度大小為E，測得粒子從N點飛離電場時沿電場方向的位移為y．今把電場撤去，在原電場所在的范圍加上垂直紙面向外的勻強磁場，粒子入射點和入射速度均不變，調節(jié)磁感強度的大小，使粒子從N點飛出磁場時，磁感強度大小為B．求此種帶電粒子的比荷．

Answer 1

分析 當只加電場時，粒子做類平拋運動，利用類平拋運動知識求的偏轉量，在磁場中，粒子做圓周運動，由幾何關系求的半徑，由洛倫茲力提供向心力即可求得比荷

解答 解：粒子在電場中，做類平拋運動：L=v₀t   …①
粒子沿電場方向的加速度為：$a=\frac{qE}{m}$   …②
粒子沿電場方向的位移為：$y=\frac{1}{2}\frac{qE}{m}{t}^{2}$  …③
粒子在磁場中做勻速圓周運動：$q{v}_{0}B=\frac{{mv}_{0}^{2}}{r}$  …④
設粒子軌跡半徑為r，由幾何關系：（r-y）²+L²=r²   …⑤
$r=\frac{{L}^{2}+{y}^{2}}{2y}$    …⑥
解得：$\frac{q}{m}=\frac{2y{L}^{2}E}{{B}^{2}（{L}^{2}+{y}^{2}）^{2}}$   
答：此種帶電粒子的比荷$\frac{2y{L}^{2}E}{{B}^{2}{（{L}^{2}+{y}^{2}）}^{2}}$

點評 本題主要考查了粒子在電場中做類平拋運動，利用運動公式求的偏轉量和在磁場中做圓周運動，有幾何關系求的半徑