问题
选择题
如图所示,在范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场I,在
范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场
在一条直线上,
,这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B。离子源中的离子带电荷量为
,质量为m,通过小孔
进入两板间电压为U的加速电场区域(可认为初速度为零),离子经电场加速后由小孔
射出,再从O点进入磁场区域I,此时速度方向沿纸面垂直于磁场边界MN不计离子的重力。
(1)若加速电场两板间电压U=U0,求离子进入磁场后做圆周运动的半径R0
(2)在上有一点P,P点到O点距离为若离子能通过P点,求加速电压U和从O点到P点的运动的时间
答案
(1)
(2)
(1)若加速电场两板间电压U=U0,根据动能定理可得,,则粒子进入磁场时的速度为
,根据洛伦兹力提供向心力可有:
,计算得
,
(2)若 P点到O点距离为L,根据几何关系可知粒子半径(其中n=1、2、3、、、)根据
和
,联立可得
(其中n=1、2、3、、、)
由题意可知每次在磁场中转过的圆心角为60°,则运动时间为,因为
,所以从O点到P点的运动的时间为
(其中n=1、2、3、、、)