问题
问答题
如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B；另一侧有一个匀强电强，电场方向平行于纸面向下，电场两极板间的电势差为U．一个电荷量为q、质量为m的带电粒子在电场一极板附近由静止释放，被电场直线加速，从感光板MN上的狭缝O处垂直射入磁场区域，最后到达感光板上的P点．不计带电粒子受到的重力．求：
（1）带电粒子垂直射入磁场区域时的速率v；
（2）P、O两点间的距离为l．
（3）如果要使得带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大，有哪些可行的方法？
答案
（1）带电粒子在电场中直线加速，电场力做功，动能增加，
由动能定理可知，
qU=
mv2，1 2
带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为
v=2qU m
（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
由牛顿第二定律，则有qvB=m
，v2 R
几何关系，l=2R
解得P、O两点间的距离l=2 B 2mU q
（3）根据题意可知，若增大轨迹半径，可增大速率．由公式r=
，得可增大加速电压，从而提高速率．或降低磁场，则可增大半径．mv Bq
因此增大加速电场的电势差，或减小匀强磁场的磁感应强度，都可以带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大．
答：（1）带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为v=
；2qU m
（2）P、O两点间的距离为l=2 B
．2mU q
（3）如果要使得带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大，可行的方法：增大加速电场的电势差，或减小匀强磁场的磁感应强度．