Question

如圖所示，真空室內(nèi)豎直條形區(qū)域I存在垂直紙面向外的勻強磁場，條形區(qū)域Ⅱ（含I、Ⅱ區(qū)域分界面）存在水平向右的勻強電場，電場強度為E，磁場和電場寬度均為L且足夠長，M、N為涂有熒光物質(zhì)的豎直板。現(xiàn)有一束質(zhì)子從A處連續(xù)不斷地射入磁場，入射方向與M板成60°夾角且與紙面平行，質(zhì)子束由兩部分組成，一部分為速度大小為v的低速質(zhì)子，另一部分為速度大小為3v的高速質(zhì)子，當I區(qū)中磁場較強時，M板出現(xiàn)兩個亮斑，緩慢改變磁場強弱，直至亮斑相繼消失為止，此時觀察到N板有兩個亮斑。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為e，不計質(zhì)子重力和相互作用力，求：

（1）此時I區(qū)的磁感應強度；

（2）到達N板下方亮斑的質(zhì)子在磁場中運動的時間；

（3）N板兩個亮斑之間的距離．

Answer 1

答案：⑴    ⑵    ⑶

解析：（1）此時低速質(zhì)子速度恰好與兩場交界相切且與電場方向垂直，如下圖所示；設此時低速質(zhì)子在磁場中運動半徑為R1，根據(jù)幾何關(guān)系可得，所以R1=；

由洛倫茲力提供向心力可得，

聯(lián)立以上兩式，可得。

（2）如圖所示，到達N板下方亮斑的質(zhì)子是低速質(zhì)子，其在磁場中運動時間，又R1=，所以。

（3）如圖所示，高速質(zhì)子軌道半徑，由幾何關(guān)系知，此時沿電場線方向進入電場，到達N板時與A點豎直高度差；

低速質(zhì)子在磁場中偏轉(zhuǎn)距離，設質(zhì)子在電場中的運動時間為，則，，在電場中偏轉(zhuǎn)距離，

聯(lián)立以上各式，可得，亮斑PQ間距：

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