问题 计算题

分如图所示,MN、PQ是平行金属板,板长为L,两板间距离为d,PQ板带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v0从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场.不计粒子重力.试求:

(1)两金属板间所加电压U的大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小.

答案

(1)    (2)

题目分析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子的运动轨迹如图所示,

设带电粒子在平行金属板匀强电场中运动的时间为t,加速度为a,由运动学规律得:

在水平方向上:

在竖直方向上:偏转位移为

根据牛顿第二定律得:

  

联立以上各式解得: .

(2)带电粒子以速度v飞出电场后射入匀强磁场做匀速圆周运动, 如图所示,由运动学公式得: ,解得:粒子离开电场时的竖直分速度为

带电粒子飞出电场时的速度大小为:

设速度方向和PQ所在直线的夹角为θ,

由几何关系得:粒子在磁场中的运动半径为

粒子在磁场中做圆周运动时洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: 

解得:

名词解释
单项选择题