Question

（14分）如图所示，一个质量为m =2.0×10^-11kg，电荷量为q=1.0×10^-5C的带正电粒子P（重力忽略不计），从静止开始经U₁=100V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压为U₂。金属板长L=20cm，两板间距d =20cm，上极板带正电，下极板带负电。粒子经过偏转电场后进入右侧垂直纸面向里的水平匀强磁场中，位于磁场左侧的理想边界紧邻偏转电场，磁场中其余区域没有边界。磁场磁感应强度为B。求：

（1）微粒进入偏转电场时的速度大小？

（2）若粒子一定会由偏转电场进入磁场中，偏转电压U₂满足什么条件？

（3）在（2）前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入偏转电场，则磁感应强度B应满足什么条件？

 

Answer 1

【答案】

（1）；（2）；（3）；

【解析】

试题分析：（1）微粒在加速电场中由动能定理得：

代入数据解得：

（2）粒子在偏转电场中有：、、

故解得：

若粒子一定能进入磁场中，则满足：

即：

（3）当粒子以速度v与水平成角进入磁场时，将在磁场中做匀速圆周运动，故有：

即：

进入磁场与离开磁场的位置间的距离为x，则：

粒子在偏转电场中做类平抛运动有：，故是定值

若粒子不再第二次进入偏转电场，则当时，

即 ：，所以有：

考点：带电粒子在电场中的加速和偏转、带电粒子在磁场中的运动