
(24-25高二下·湖北·阶段练习)如图所示为真空中的实验装置,现有一带正电的粒子从A板由静止开始加速,加速后沿平行金属板C、D的中心线进入偏转电场,在偏转电场中粒子恰好能从下极板的边缘飞出,飞出后立即进入垂直纸面向里的匀强有界磁场,最后垂直磁场边界离开。已知粒子的质量为,电量为
,平行金属板A、B之间的加速电压为
,偏转电场金属板C、D的板长为
,间距为
,有界磁场的宽度为
,不计粒子的重力,求:
(1)偏转电场的大小(用
表示);
(2)有界磁场磁感应强度的大小;
(3)带电粒子在磁场中运动的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算、粒子由电场进入磁场
【详解】(1)设带电粒子离开加速电场速度为,则有
在偏转电场中沿板方向
在偏转电场中垂直于板方向
解得
(2)设带电粒子离开偏转电场时速度为,根据动能定理
解得
带电粒子离开偏转电场时速度偏转角为,则有
解得
设带电粒子进入磁场后运动半径为,根据几何关系有
带电粒子在磁场中,根据
解得
(3)带电粒子在磁场中运动的周期为
带电粒子在磁场中运动的时间
解得
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