如图甲所示,两平行金属板A、B的板长L=0.2m,板间距d=0.2m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交

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  • (1)0.4m(2)

    (3)t=4n+0.6(s)或t=4n+1.4(s) (n=0,1,2……)

    (18分,每问6分)

    (1)t=0时刻,电压为0,粒子匀速通过两板进入磁场,

    (2分)

    (2分)

    r

    入射点和出射点的距离为s=2r=0.4m(2分)

    (2)粒子在两板间做类平抛运动,刚好打到板最右端时,

    L=v 0t 1

    (3分)

    U 0=400V (1分)

    则0~1s内能够进入磁场的粒子个数为

    (2分)

    (3)假设两板加电压为U时,粒子向下偏转并进入磁场,刚好与磁场PQ边界相切,

    在磁场中,

    由几何关系得,R+Rsinθ=D(2分)

    在电场中,

    联立解得:θ=37 0

    U=300V(2分)

    U

    0 =400V,则当两板电压U=300V,且粒子向下偏转时,粒子在磁场中运动的时间最长,对应入射的时刻为

    t=4n+0.6(s)或t=4n+1.4(s) (n=0,1,2……) (2分)

    本题考查的是带电粒子在电场和磁场中运动的情况,由于t=0时刻粒子匀速直线通过电场,垂直边界进入磁场,在磁场中作匀速圆周运动,做半周运动射出磁场,只需计算出圆周运动的半径,即可;粒子在两板间做类平抛运动,刚好打到板最右端时,能进入磁场,根据这个条件算出能进入磁场的粒子个数;根据洛伦兹力的方向可知向下偏转时粒子进入磁场的运动时间最长,根据几何关系可以得到粒子运动时间最长时两板的电压,从而的到粒子入射时刻。

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