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一个带电粒子,从粒子源产生后,进入电势差为U1的带窄缝的平行板电极S1和S2间电场时,其速度为零,经此电场加速后沿ox方向垂直进入另一电势差为U2,板间距离为d的平行板电极中,其中还加有与电场方向垂直的匀强磁场①.但没发生偏转,沿直线匀速运动经x孔进入磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场②,最后打到与ox垂直的A处,如图所示,若量得xA的距离为D,则:
(1)求出粒子的荷质比
(2)粒子在磁场B2中运动的时间;
(3)推算匀强磁场①的磁感应强度B1的大小和方向.

【答案】分析:(1)带电粒子先经加速电场加速,后进正交电磁场中,最后进入匀强磁场内做匀速圆周运动.先由动能定理列式得到加速得到的速度表达式,进入磁场②后由洛伦力做圆周运动,由图读出半径,由牛顿第二定律即可求出比荷;
(2)粒子在磁场B2中运动半个周期;
(3)进入正交的电、磁场后运动方向不变,洛伦兹力与电场力平衡,列式,可求B1的大小,由左手定则判断B1的方向.
解答:解:(1)设粒子质量为m,电荷量为q,经电场U1加速后有:
  U1q=mv2   
得  v=                  
进入磁场②后做匀速圆周运动有  B2qv=m 
 由图知,轨迹半径R=
则得粒子的比荷为=                      
(2)在磁场②中运动的时间:t====      
(3)进入正交的电、磁场后运动方向不变,有
   B1qv=q
∴B1==
根据粒子在磁场中偏转方向,由左手定则判断知,该粒子带正电,则匀强磁场①方向垂直纸面向里.
答:
(1)求出粒子的荷质比
(2)粒子在磁场B2中运动的时间是
(3)推算匀强磁场①的磁感应强度B1的大小为,方向垂直纸面向里.
点评:本题是带电粒子在复合场中运动的类型,运用动能定理、牛顿运动定律、向心力、左手定则等等规律进行分析和计算,属于基础题.
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qm
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(1)求出粒子的荷质比
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q
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