如图所示,在x≥0的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向里。假设一束初速度为零的

1个回答

  • 解题思路:

    (1)设加速电压为

    ,正离子初速度为零,经过加速电场加速,根据动能定理得

    (1

    )

    正离子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:

    ,得

    (2

    )

    加速电压较小时,离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小,当离子恰好打到金属板下端点

    时,圆周运动的半径有最小值

    ,如图甲所示。

    根据几何知识可以判断:

    (1

    )

    解得

    (2

    )

    加速电压较大时,离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大,当离子恰好打到金属板上端点

    时,圆周运动的半径有最大值

    ,如图乙所示。

    根据几何知识可以判断:

    (1

    )

    解得

    (1

    )

    解得

    (2

    )

    要使进入磁场的离子能全部打在金属板上,加速电压的取值范围应为

    (1

    )

    设离子在磁场中做匀速圆周运动的周期为

    ,根据圆周运动规律得

    (2

    )

    即离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与加速电压无关。

    打在金属板上的离子在图甲所示的轨迹中运动时间最短:

    (1

    )

    打在金属板上的离子在图乙所示的轨迹中运动时间最长:

    (1

    )

    根据几何知识:

    (1

    )

    所以

    (2

    )

    (1)要使进入磁场的离子能全部打在金属板上,加速电压的取值范围应为

    (2)

    <>

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