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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.
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带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运动的时间:t=
L
v0
=
0.04
2.0×105
=2×10-7
s
粒子在电场中的加速度:a=
qE
m
=
qU
md
=
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=
v20
+
v2y
=2.5×105
m/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=
vy
v0
=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:

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由几何关系得:R=
d
sin37°
=5cm
又洛伦兹力提供向心力,即:qvB=
mv2
R

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
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(2005?江苏)如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,S1、S2为板上正对的小孔,N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于纸面向外和向里,磁场区域右侧有一个荧光屏,取屏上与S1、S2共线的O点为原点,向上为正方向建立x轴.M板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间,电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略.
(1)当两板间电势差为U0时,求从小孔S2射出的电子的速度v0
(2)求两金属板间电势差U在什么范围内,电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上.
(3)若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上,试在答题卡的图上定性地画出电子运动的轨迹.
(4)求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系.

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如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,S1、S2为板上正对的小孔,N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于纸面向里和向外,磁场区域右侧有一个荧光屏,取屏上与S1、S2共线的O点为原点,向下为正方向建立x轴.板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间,电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略.
求:(1)当两板间电势差为U0时,求从小孔S2射出的电子的速度v0
(2)两金属板间电势差U在什么范围内,电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上;
(3)电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系.

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如图所示,M、N为两块水平放置的平行金属板,距平行板右端L处有竖直屏,平行板长、板间距均为2L,板间电压恒定.一带电粒子(重力不计)以平行于板的初速度v0沿两板中线进入电场,粒子在屏上的落点距O点距离为L,当分布均匀的大量上述粒子均以平行于板的初速度v0从MN板左端各位置进入电场(忽略粒子间的相互作用),则(  )

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(1)流过金属杆的最大电流;
(2)当金属杆2离开下层导轨后金属杆1的最大速度及上升的最大高度;
(3)此过程中电路产生的焦耳热.

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