(2013?东城区模拟)如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀
(2013?东城区模拟)如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切...
(2013?东城区模拟)如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切.一质子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入,沿直线通过圆形磁场区域,然后恰好从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0.若仅撤去磁场,质子仍从O1点以相同速度射入,经t12时间打到极板上.求:(1)求两极板间电压U;(2)求质子从极板间飞出时的速度大小.
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(1)设质子从左侧O1点射入的速度为v0,极板长为L,在复合场中作匀速运动,电场力等于洛伦兹力,则有q
=qv0B ①
质子在电场中作类平抛运动,设类平抛运动的时间为t,则
L-2R=v0t ②
R=
?
t2 ③
又L=v0t0 ④
撤去磁场后仅受电场力,有R=
?
(
)2 ⑤
解得t=
,L=4R,v0=
,U=
(2)质子从极板间飞出时的沿电场方向分速度大小
vy=
t
由③得vy=
=v0 ⑥
则从极板间飞出时的速度大小v=
=
v0=
⑦
答:
(1)两极板间电压U是
U |
2R |
质子在电场中作类平抛运动,设类平抛运动的时间为t,则
L-2R=v0t ②
R=
1 |
2 |
qE |
m |
又L=v0t0 ④
撤去磁场后仅受电场力,有R=
1 |
2 |
qE |
m |
t0 |
2 |
解得t=
t0 |
2 |
4R |
t0 |
8R2B |
t0 |
(2)质子从极板间飞出时的沿电场方向分速度大小
vy=
qE |
m |
由③得vy=
2R |
t |
则从极板间飞出时的速度大小v=
|
2 |
4
| ||
t0 |
答:
(1)两极板间电压U是
8R2B |
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