Question

如圖所示，兩塊平行金屬極板心MN水平放置，板長L=1 m，間距，兩金屬板間電壓；在平行金屬板右側(cè)依次存在ABC和FGH兩個全等的正三角形區(qū)域，正三角形ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B_l，三角形的上頂點A與上金屬板M平齊，BC邊與金屬板平行，AB邊的中點P恰好在下金屬板N的右端點；正三角形FGH內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場B₂，已知A、F、G處于同一直線上，B、C、H也處于同一直線上，AF兩點距離為�，F(xiàn)從平行金屬極板MN左端沿中軸線方向入射一個重力不計的帶電粒子，粒子質(zhì)量，帶電量，初速度。

(1)求帶電粒子從電場中射出時的速度v的大小和方向

(2)若帶電粒子進入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上，求該區(qū)域的磁感應強度B_l

(3)若要便帶電粒子由FH邊界進入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面，求B₂應滿足的條件 。

 

Answer 1

【答案】

（1）m/s，與水平方向成30°角斜向下（2）T（3）T

【解析】

試題分析：（1）設(shè)帶電粒子在電場中做類平拋運動的時間為t，加速度為a，

則：q＝ma

解得：a=×10¹⁰m/s²

t=＝1×10⁻⁵s

豎直方向的速度為

v_y＝at＝×10⁵m/s

射出時速度為：v=×10⁵m/s

速度v與水平方向夾角為θ，tanθ＝，故θ=30°，即垂直于AB方向出射．

（2）帶電粒子出電場時豎直方向的偏轉(zhuǎn)的位移y=at²＝m＝，即粒子由P₁點垂直AB射入磁場，

由幾何關(guān)系知在磁場ABC區(qū)域內(nèi)做圓周運動的半徑為R₁＝m

由B₁qv＝m知：B₁＝T

（3）分析知當軌跡與邊界GH相切時，對應磁感應強度B₂最大，運動軌跡如圖所示：

 

由幾何關(guān)系得：R₂+＝1

故半徑R₂＝(2−3)m

又B₂qv＝m

故B₂＝T

所以B₂應滿足的條件為大于T。

考點：帶電粒子在組合場（電場、磁場）中的運動問題