如图,板长为l、间距为d的平行金属板水平放置,两板间所加电压大小为U,在极板的右侧相距为a处有与板垂直的足够大光屏PQ,

1个回答

  • (1)由题意知,粒子在电场中偏转时做类平抛运动,设粒子从两版间射出时,速度的水平分量为v x,竖直分量为v y则由题意有:

    v x=v 0

    v y =at=

    qU

    md ×

    l

    v 0 =

    qUl

    md v 0

    又因为粒子从电场射出时速度的偏转角为37° 则有: tan3 7 0 =

    v y

    v 0 =

    qUl

    md

    v 20

    解之得:

    q

    m =

    3d

    v 20

    4Ul

    (2)由题意得,粒子进入磁场的速度vcos37°=v 0得 v=

    5

    4 v 0

    设粒子刚好打在光屏时,磁感应强度为B,

    如图,由几何知识有:Rsin37°+R=a 得: R=

    a

    1+sin37°

    粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力有: Bqv=

    m v 2

    R

    得: B=

    mv

    qR =

    1

    q

    m ×

    5

    4 v 0

    a

    1+sin37° =

    8Ul

    3d v 0 a

    所以,要使粒子不大在光屏上,应有磁感应强度小于

    8Ul

    3d v 0 a

    (3)由题知:

    微粒只要打在屏上,x坐标就为0

    微粒在y轴方向先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,根据几何关系可得:

    y=(

    l

    2 +a)tan37° =

    3l+6a

    8

    微粒在z轴方向在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,根据位移时间关系有:

    z=

    1

    2 ×

    q E 0

    m × t 2

    根据运动的等时性有在z轴方向运动时间 t=

    a

    v 0

    代入得: z=

    3 E 0 d a 2

    8Ul (1分)

    则坐标为:(0,

    3l+6a

    8 ,

    3 E 0 d a 2

    8Ul )

    答:(1)粒子的比荷

    q

    m =

    3d

    v 20

    4Ul ;

    (2)若在两板右侧MN和光屏PQ间加如图所示的磁场,要使粒子不打在光屏上,磁感应强度小于

    8Ul

    3d v 0 a ;

    (3)若在两板右侧MN和光屏PQ间加垂直纸面向外、大小为E 0的匀强电场,设初速度方向所在直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,粒子打在光屏上的坐标:(0,

    3l+6a

    8 ,

    3 E 0 d a 2

    8Ul ).

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