Question

【題目】如圖所示，在兩個水平平行金屬極板間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為E=2×106N/C和B1=0.1T，極板的長度l=m，間距足夠大．在板的右側(cè)還存在著另一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲猓瑘A形區(qū)域的圓心O位于平行金屬極板的中線上，圓形區(qū)域的半徑R=m。有一帶正電的粒子以某速度沿極板的中線水平向右飛入極板后恰好做勻速直線運(yùn)動，然后進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，飛出圓形磁場區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60°，不計(jì)粒子的重力，粒子的比荷=2×108C/kg。

（1）求粒子沿極板的中線飛入的初速度v0；

（2）求圓形區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小；

（3）在其他條件都不變的情況下，將極板間的磁場B1撤去，為使粒子飛出極板后不能進(jìn)入圓形區(qū)域的磁場，求圓形區(qū)域的圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足的條件。

Answer 1

【答案】（1）v0=2×107m/s（2）B2=0.1T（3）m （或m ）

【解析】試題分析：（1）粒子在極板間做勻速直線運(yùn)動，有：qv0B1=qE

解得：v0=2×107m/s。

（2）設(shè)粒子的初速度大小為v，粒子在極板間勻速直線運(yùn)動，則：qvB1=qE

設(shè)粒子在圓形區(qū)域磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為r，由牛頓第二定律得：

粒子運(yùn)動軌跡如圖所示，粒子速度方向偏轉(zhuǎn)了60°，由數(shù)學(xué)知識可得：r="Rcot" 30°，

解得：B2=0．1T；

（3）撤去磁場B1后粒子在極板間做平拋運(yùn)動，設(shè)在板間運(yùn)動時間為t，運(yùn)動的加速度為a，

飛出電場時豎直方向的速度為vy，速度的偏轉(zhuǎn)角為θ，由牛頓第二定律得：qE=ma，

水平方向：l=vt，豎直方向：，，

解得：，即θ=30°，

設(shè)粒子飛出電場后速度恰好與圓形區(qū)域的邊界相切時，圓心O離極板右邊緣的水平距離為d，如圖所示

則，解得：m

所以圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足m （或m ）