问题
计算题
如图所示,一个质量m =2.0×10-11 kg、电荷量q= +1.0×10-5 C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=100 V电压加速后,沿两平行板间中线水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100 V。已知金属板长L=20Cm,两板间距求:
(1)求带电微粒进入偏转电场时的速度v0的大小;
(2)求带电微粒射出偏转电场时的偏转角θ;
(3)若该匀强磁场的宽度D=10 cm,为使带电微粒不会由磁场右边射出,则该匀强磁场的磁感应强度B至少为多大?
答案
解:(1)带电微粒在加速电场中由动能定理得:qU1=
解得:v0=1.0×104m/s
(2)带电微粒在偏转电场中做类平抛运动,有:
飞出电场时,速度偏转角的正切值为
解得:θ=30°
(3)进入磁场时带电微粒的速度
粒子不从磁场右边射出,则其最大半径时的运动轨迹如图所示,由几何关系有:D=r+rsinθ
洛伦兹力提供向心力:
联立可得
代入数据解得:
所以,为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.346 T(B=0.35 T也可)