Question

如圖所示，真空室內(nèi)豎直條形區(qū)域I存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，條形區(qū)域Ⅱ（含I、Ⅱ區(qū)域分界面）存在水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，磁場和電場寬度均為L且足夠長，M、N為涂有熒光物質(zhì)的豎直板。現(xiàn)有一束質(zhì)子從A處連續(xù)不斷地射入磁場，入射方向與M板成60°夾角且與紙面平行，質(zhì)子束由兩部分組成，一部分為速度大小為的低速質(zhì)子，另一部分為速度大小為3的高速質(zhì)子，當(dāng)I區(qū)中磁場較強(qiáng)時，M板出現(xiàn)兩個亮斑，緩慢改變磁場強(qiáng)弱，直至亮斑相繼消失為止，此時觀察到N板有兩個亮斑。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為e，不計(jì)質(zhì)子重力和相互作用力，求：

（1）此時I區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

（2）到達(dá)N板下方亮斑的質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的時間；

（3）N板兩個亮斑之間的距離．

Answer 1

解：（1）此時低速質(zhì)子速度恰好與兩場交界相切且與電場方向垂直，在磁場中運(yùn)動半徑為R₁

                  ⑴   …………. 2分

           ⑵   …………. 2分   

由①②得            ⑶   …………. 2分      

（2）低速質(zhì)子在磁場中運(yùn)動時間     ④…………. 2分

由②④得                               ⑸…………. 2分

（3）高速質(zhì)子軌道半徑                 ⑹…………. 1分

由幾何關(guān)系知此時沿電場線方向進(jìn)入電場，到達(dá)N板時與A點(diǎn)豎直高度差

               ⑺………. 1分

低速質(zhì)子在磁場中偏轉(zhuǎn)距離

                   ⑻………. 1分

在電場中偏轉(zhuǎn)距離

                         ⑼………. 2分

在電場中時間   ,     ⑽…………. 2分

                        ⑾…………. 2分

由⑵⑹⑺⑻⑼⑽⑾  得亮斑PQ間距    ⑿……. 1分