如圖所示,在真空中,半徑為R=5L0的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里.在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距離為d=6L0,板長為L=12L0,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上.有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電的粒子,以速度v0從圓周上的a點沿垂直于半徑OO1并指向圓心的方向進入磁場平面,當(dāng)從圓周上的O1點水平飛出磁場時,給M、N板加上如下圖所示電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度,從M板的邊緣飛出(不計粒子重力).求

(1)磁場的磁感應(yīng)強度;

(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;

(3)若在t=時刻,該粒子從M、N板右側(cè)沿板的中心線仍以速率v0向左射入M、N之間.求粒子從磁場中射出的點到a點的距離.

答案:
解析:

  解:(1)、佟、

  由①、②得:

  (2)據(jù)題意,粒子在電場中的運動時間為周期的整數(shù)倍,

  即:,于是得:

  粒子在電場中運動側(cè)向總位移:

  帶入已知量計算得:

  (3)由粒子在磁場中的受力可判斷粒子帶負電,粒子在時刻進入電場后向N板偏轉(zhuǎn),由題意知粒子應(yīng)剛好平行于N板從N板的邊緣水平飛出.并沿著水平方向進入磁場.

  如圖,設(shè)粒子從B點進入磁場,從C點射出,點為粒子圓周運動的圓心,由(1)知:r=R,所以O(shè)BC為菱形,故有OC∥B,

  由于粒子水平射出,故B⊥v0,于是OC⊥v0,方向豎直,故aOC共線,所以射出的點到a點的距為:aC=2R=10L0


練習(xí)冊系列答案
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