如图所示的平行板之间,存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B 1 =0.20T,方向垂直纸面

如图所示的平行板之间,存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B 1 =0.20T,方向垂直纸面
如图所示的平行板之间,存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B 1 =0.20T,方向垂直纸面向里,电场强度E 1 =1.0×10 5 V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有一边界线AO,与y轴的夹角∠AOy=45°,边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B 2 =0.25T,边界线的下方有水平向右的匀强电场,电场强度E 2 =5.0×10 5 V/m,在x轴上固定一水平的荧光屏.一束带电荷量q=8.0×10 -19 C、质量m=8.0×10 -26 kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.4m)的Q点垂直y轴射入磁场区,最后打到水平的荧光屏上的位置C.求:
(1)离子在平行板间运动的速度大小.
(2)离子打到荧光屏上的位置C的坐标.
(3)现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小,使离子都不能打到x轴上,磁感应强度大小B 2 ′应满足什么条件?

jku2000 1年前 已收到1个回答 举报

74453f6c440d5227 幼苗

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(1)设离子的速度大小为v,由于沿中线PQ做直线运动,
则有qE 1 =qvB 1
代入数据解得:v=5.0×10 5 m/s,
(2)离子进入磁场,做匀速圆周运动,
由牛顿第二定律有:qvB 2 =m
v2
r
得,r=0.2 m,
作出离子的运动轨迹,交OA边界于N,如图甲所示,OQ=2r,
若磁场无边界,一定通过O点,则圆弧QN的圆周角为45°,
则轨迹圆弧的圆心角为θ=90°,过N点做圆弧切线,方向竖直向下,
离子垂直电场线进入电场,做类平抛运动,
y=OO′=vt,
x=
1
2 at 2
而a=
E2q
m ,
则x=0.4 m
离子打到荧光屏上的位置C的水平坐标为x C =(0.2+0.4)m=0.6 m.
(3)只要粒子能跨过AO边界进入水平电场中,粒子就具有竖直向下的速度而一定打在x轴上.
如图乙所示,由几何关系可知使离子不能打到x轴上的最大半径
r′=
0.4

2 +1 m,
设使离子都不能打到x轴上,最小的磁感应强度大小为B 0
则qvB 0 =m
v2
r′ ,
代入数据解得B 0 =

2 +1
8 T=0.3 T,
则B 2 ′≥0.3 T.
答案:(1)离子在平行板间运动的速度大小5.0×10 5 m/s.
(2)离子打到荧光屏上的位置C的坐标0.6 m.
(3)现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小,使离子都不能打到x轴上,磁感应强度大小B 2 ′应满足B 2 ′≥0.3 T条件.

1年前

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