Question

【题目】如图所示，有一对平行金属板，板间加有恒定电压；两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里金属板右下方以MN、PQ为上、下边界，MP为左边界的区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为与下极板等高，MP与金属板右端在同一竖直线上一电荷量为q、质量为m的正离子，以初速度沿平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间，不计离子的重力．

(1)已知离子恰好做匀速直线运动，求金属板间电场强度的大小；

(2)若撤去板间磁场，已知离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场，方向与水平方向成角，求A点离下极板的高度；

(3)在(2)的情形中，为了使离子进入磁场运动后从边界MP的P点射出，磁场的磁感应强度B应为多大？

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】 (1)设板间的电场强度为E，离子做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹力平衡，有

qE＝qv0B0

解得E＝v0B0。

(2)设A点离下极板的高度为h，离子射出电场时的速度为v，根据动能定理，得

qEh＝mv2－mv02

离子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速运动，有

解得

(3)设离子进入磁场后做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律，得

由几何关系得＝rcos 30°

解得