Question

如圖所示，兩平行金屬板A、B長度l=0.8m，間距d=0.6m．直流電源E能給兩極板提供的電壓足夠大，位于極板左側(cè)中央的粒子源可以沿水平方向向右連續(xù)發(fā)射比荷為=l×10⁷C/kg、重力不計(jì)的帶電粒子，射入板間的粒子速度均為v₀=4×10⁶m/s．在極板右側(cè)有一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=lT，分布在環(huán)帶區(qū)域中，該環(huán)帶的內(nèi)外圓的圓心與兩板間的中心重合于O點(diǎn)，環(huán)帶的內(nèi)圓半徑R_l= m．將變阻器滑動頭由a向b慢慢滑動（圖中未標(biāo)出兩極板所連的外電路），改變兩板間的電壓時(shí)，帶電粒子均能從不同位置穿出極板射向右側(cè)磁場．

（1）問從板間右側(cè)射出的粒子速度的最大值v_m是多少?

（2）若粒子射出電場時(shí)，速度的反向延長線與v₀所在直線交于O^/點(diǎn)，試證明O^/點(diǎn)與極板右端邊緣的水平距離x=，即O^/與O重合，所有粒子都好像從兩板的中心射出一樣．

（3）為使粒子不從磁場右側(cè)穿出，求環(huán)帶磁場的最小寬度d．

 

Answer 1

（1）粒子飛出電場時(shí)的側(cè)移量

       …………………… (2分)

由動能定理：

q=-              …………………… (2分)

解出v_m=5×10⁶m/s                 …………………… (2分)

（2）如圖，設(shè)粒子在電場中的側(cè)移為y，則

=                         …………………… (2分)

又l=v₀t                          …………………… (1分)

y=t                  …………………… (1分)

聯(lián)立解得x=         …………………… (1分)

（3）如圖，設(shè)環(huán)帶外圓半徑為R₂，

所求d= R₂-R₁            …………………… (2分)

R₁²+r_m²=(R₂-r_m)²          …………………… (2分)

qv_mB=             …………………… (2分)

聯(lián)立解得d=(2-)m=0.586m   …………………… (1分)

解析:略