(1)带电粒子所带电量如何?
(2)uAB为多大时粒子擦上板边沿飞出?
(3)如uAB=1000V,试通过加一垂直纸面的一个匀强磁场,其大小及方向应如何也可让粒子擦上板边沿飞出?(g=10m/s2)
分析:(1)、因带电粒子在电场中直线穿过,所以受到的电场力和重力大小相等、方向相反,所以电场力向上,又因A板电势高,所以带电粒子带负电.由二力平衡列式可求出带电粒子的带电量.
(2)、根据初速度大小和板的长度,可求出带电粒子在板间的运动时间,因要求粒子刚好从上极板右端飞出,此时的位移
,结合运动学公式和牛顿第二定律列式可求出此时的电压.
(3)加磁场后粒子做匀速圆周运动.由所给轨迹作圆求解.
(2)、根据初速度大小和板的长度,可求出带电粒子在板间的运动时间,因要求粒子刚好从上极板右端飞出,此时的位移
| d |
| 2 |
(3)加磁场后粒子做匀速圆周运动.由所给轨迹作圆求解.
解答:解:(1)带电粒子沿直线通过,可确定其带负电,且有:mg=
q
解得:q=
=
C=10-9C
(2)带电粒子作类平抛运动t=
=
s=0.05s may=
-mg
=
ayt2 UAB=1800V
(3)此时电场力与重力平衡,磁场力使粒子作匀速圆周运动,向上偏,由左手定则,磁场方向垂直纸面向外
R2=(R-0.01)2+0.12
R=0.505m
由Bqv=m
B=
=
×106T≈2×104T
故答案为:(1)带电粒子所带电量为10-9c
(2)UAB=1800V
(3)匀强磁场,其大小为2×104T方向垂直纸面向外
| uAB |
| d |
解得:q=
| mgd |
| uAB |
| 5×10-6×10×0.02 |
| 1000 |
(2)带电粒子作类平抛运动t=
| L |
| v |
| 0.1 |
| 2 |
| u′ABq |
| d |
| d |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
(3)此时电场力与重力平衡,磁场力使粒子作匀速圆周运动,向上偏,由左手定则,磁场方向垂直纸面向外
R2=(R-0.01)2+0.12
R=0.505m
由Bqv=m
| v2 |
| R |
| mv |
| qR |
| 2 |
| 101 |
故答案为:(1)带电粒子所带电量为10-9c
(2)UAB=1800V
(3)匀强磁场,其大小为2×104T方向垂直纸面向外
点评:本题中带电粒子的重力不能忽略,粒子做的也是类平抛运动,运用运动的分解法进行研究,若合力为洛伦兹力则做匀速圆周运动.