問題詳情:
如圖所示,一對帶電的相同金屬極板P、Q水平正對固定放置,間距爲d.板間區域充滿磁感應強度爲B、方向垂直紙面向內的勻強磁場.兩極板右側有一個半徑也爲d的圓形區域,其圓心O處於兩極板的中心線上,區域內部充滿方向垂直於紙面向內的勻強磁場.一束帶正電微粒以大小爲v0的速度從兩板間水平向右持續*入並能勻速向右運動直到*入圓形區域.若不計重力、不計微粒間的相互作用,則
(1)求極板P、Q間的電壓U並指出兩板電勢的高低.
(2)若從最下方(圖中b點)*入的微粒運動過程恰好經過圓心O.已知微粒的質量都爲m,帶電量爲q,求圓形區域內磁場的磁感應強度B0.並求出各個帶正電微粒在圓形區域內運動的時間在什麼範圍內?
【回答】
(1)微粒勻速向右運動,有 ①(1分)
若極板P、Q間的電場強度爲E,有 ②(1分)
解得 ③(1分)
Q板的電勢比P板高 (1分)
(2)微粒在磁場中做勻速圓周運動,有 ④(2分)
從b點*入的微粒運動情況如圖(軌跡①),軌道圓心在a點
由於即,(圖2分+1分)
因此ΔabO爲等邊三角形,軌道半徑
⑤(1分)
解得磁感應強
⑥(1分)
從b點*入的微粒在圓形區域內轉過120°,
運動的時間最長,爲 ⑦(1分)
從a點*入的微粒在圓形區域內轉過60°(軌跡如圖②)運動的時間最短,爲
⑧(1分+圖2分)
因此,微粒在圓形區域內運動的時間t的範圍爲: ⑨(1分)
知識點:磁場對運動電荷的作用力
題型:綜合題