Question

【題目】如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值．靜止的帶電粒子帶電荷量為＋q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力），從點(diǎn)P經(jīng)電場加速后，從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角θ＝45°，孔Q到板的下端C的距離為L，當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，求：

（1）兩板間電壓的最大值Um；

（2）CD板上可能被粒子打中區(qū)域的長度s；

（3）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間tm．

Answer 1

【答案】（1）（2）（2－）L（3）

【解析】

試題分析：（1）M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，所以圓心在C點(diǎn)，

如圖所示，

故半徑r1＝L，

又因?yàn)?/span>

且qUm＝mv12，所以

（2）設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡與CD板相切于K點(diǎn)，此軌跡的半徑為r2，設(shè)圓心為A，在△AKC中，

sin 45°＝，解得r2＝（－1）L，

所以CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度，即s＝r1－r2＝（2－）L

（3）打在QE間的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長，均為半個(gè)周期，所以