问题
问答题
如图所示，在真空区域内，有宽度为L的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，MN、PQ是磁场的边界．质量为m，带电量为-q的粒子，先后两次沿着与MN夹角为θ（0＜θ＜90°）的方向垂直磁感线射入匀强磁场B中，第一次，粒子是经电压U1加速后射入磁场，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场．第二次粒子是经电压U2加速后射入磁场，粒子则刚好垂直PQ射出磁场．不计重力的影响，粒子加速前速度认为是零，求：加速电压
的值．U1 U2
答案
经电压U1加速后粒子射入磁场后刚好不能从PQ边界射出磁场，表明在磁场中做匀速圆周运动的轨迹与PQ边界相切，要确定粒子做匀速圆周运动的圆心O的位置，如图甲所示，圆半径R1与L的关系式为：L=R1+R1cosθ，R1=L 1+cosθ
又 qv1B=m v 21 R
解得v1=BqL m(1+cosθ)
经电压U2加速后以速度v2射入磁场，粒子刚好垂直PQ射出磁场，可确定粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在PQ边界线的O点，如图乙所示，半径R2与磁场宽L的关系式为 R2=L cosθ
又qv2B=m v 22 R
解得v2=BqL mcosθ
在加速电场中，根据动能定理得 U1q=
m1 2
U2q=v 21
m1 2 v 22
所以
=U1 U2
=v 21 v 22 cos2θ (1+cosθ)2
答：加速电压
的值等于U1 U2
．cos2θ (1+cosθ)2