如图所示,水平放置的平行金属板A和B间的距离为d,极板长L=根号3d,极板间所加电压为U,B板的右侧边缘恰好是倾斜挡板N

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  • (1)带电粒子做类平抛运动,则:

    L=v0t ①

    d/2=at^2/2 ②

    a=Qu/md ③

    把L=√3d

    代入①②③式可得:U=md^2v0^2/Ql^2=mv0^2/3q ④

    (2)射入的粒子,在进入K时竖直方向的分速度为vy,则:d/2=vyt/2 ⑤

    水平方向:L=√3d =v0t ⑥

    得:tanθ=vy/v0=√3/3 ⑦

    而v=√(v0^2+vy^2=2√3/3 ⑧

    则θ=30° ⑨,即粒子垂直MN板入射.

    (3)粒子从K点入射后做匀速直线运动从D点开始进入磁场,粒子在进入磁场后,根据左手定则,所受的洛伦兹力斜向上,要使粒子能垂直打到水平挡板NP,则粒子需偏转300°后从E射出,做匀速直线运动垂直打到NP.

    粒子作圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,即

    QvB=mv^2/r

    可得B=mv/qr

    要使B最小,则要半径r最大,临界情况是圆周运动的轨迹恰好跟两挡板相切,根据对称性圆周运动的圆心C、交点G位于∠MNP的角平分线上,则由几何关系可得:

    CDKF是边长为r的正方形.则在三角形NCF中,有

    √3r=a+r

    可得r=a/(√3-1)

    解得:Bmin=(√3-1)mv/qa=(6-2√3)mv0/3qa