如图所示，M、N为两块水平放置的平行金属板，两板长度均为L=4cm

问题问答题

如图所示，M、N为两块水平放置的平行金属板，两板长度均为L=4cm，两板间距离d=3.2cm，两板间电压U=480V．在金属板右侧有垂直纸面的匀强磁场，P、Q两条竖直线为匀强磁场的边界，P、Q间距离s=3cm．一个质量m=1.6×10^-26Kg、电荷量q=8.0×10^-19C的负电荷（不计重力），以速度V0=2.0×10⁵m/s从金属板左侧沿中线射入两板间，从金属板右侧飞出后又进入PQ间的匀强磁场中，最后从磁场右边界水平飞出．试求：

（1）电荷从磁场中飞出时的速度大小V；

（2）匀强磁场的磁感就强度B的大小．

答案

带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动的时间：t=

0.04

2.0×105

=2×10-7s

粒子在电场中的加速度：a=

8×10-19×480

1.6×10-26×0.032

=7.5×10¹¹m/s²

粒子在竖直方向的速度：vy=at=1.5×105m/s

粒子射出电场时的速度：v=

=2.5×105m/s

带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以电荷从磁场中飞出时的速度大小V=2.5×10⁵m/s．

（2）带电粒子进入匀强磁场前与水平方向的夹角θ：tanθ=

=0.6，所以θ=37°

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，画出运动的轨迹如图：

由几何关系得：R=

sin37°

=5cm

又洛伦兹力提供向心力，即：qvB=

mv2

代入数据解得：B=0.1T

答：（1）电荷从磁场中飞出时的速度大小V=2.5×10⁵m/s

（2）匀强磁场的磁感就强度B=0.1T