问题 计算题

如图所示,MN为绝缘板,CD为板上两个小孔, AO为CD的中垂线,在MN的下方有匀强磁场,方向垂直纸面向外(图中未画出),质量为电荷量为的粒子(不计重力)以某一速度从A点平行于MN的方向进入静电分析器,静电分析器内有均匀辐向分布的电场(电场方向指向O点),已知图中虚线圆弧的半径为R,其所在处场强大小为E,若离子恰好沿图中虚线做圆周运动后从小孔C垂直于MN进入下方磁场。

(1)求粒子运动的速度大小;

(2)粒子在MN下方的磁场中运动,于 MN板O点发生一次碰撞,碰后以原速率反弹,且碰撞时无电荷的转移,之后恰好从小孔D进入MN上方第二象限内的匀强磁场,从A点射出磁场,求MN上下两区域磁场的磁感应强度大小之比为多少?

(3)粒子从A点出发后,第一次回到A点所经过的总时间为多少?

答案

(1)(2)(3)

题目分析:(1)粒子进入静电分析器做圆周运动,故

   (3分)       (2分) 

(2)粒子从D到A匀速圆周运动

在磁场中洛伦兹力提供向心力,,    (2分) 

设MN下方的磁感应强度为B1

上方的磁感应强度为B2

碰撞一次,则

,   (1分)

,     (1分)

,              (2分)

(3)粒子在电场中运动时间,                    (2分) 

下方的磁场中运动时间              (2分) 

上方的磁场中运动时间                (2分)

总时间。                                  (2分)

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