Question

（11分）如圖所示，紙平面內一帶電粒子以某一速度做直線運動，一段時間后進入一垂直于紙面向里的圓形勻強磁場區域（圖中未畫出磁場區域），粒子飛出磁場后從上板邊緣平行于板面進入兩面平行的金屬板間，兩金屬板帶等量異種電荷，粒子在兩板間經偏轉后恰從下板右邊緣飛出。已知帶電粒子的質量為m，電量為q，其重力不計，粒子進入磁場前的速度方向與帶電板成θ=60°角。勻強磁場的磁感應強度為B，帶電板板長為L，板間距為d，板間電壓為U。試解答：

（1）上金屬板帶什么電？
（2）粒子剛進入金屬板時速度為多大？
（3）圓形磁場區域的最小面積為多大？

Answer 1

（1）上金屬板帶負電；（2）；（3）。

試題分析：（1）由于帶電粒子在磁場中受到的洛倫茲力是向右下的，故由左手定則可知，粒子帶負電，當它進入平行板間后受到向下電場力，故平行板的上金屬板帶負電；
（2）設帶電粒子進入電場的初速度為v，在電場中偏轉時有：d=  ①
解得v=，

（3）如圖所示，帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力作為向心力，設磁偏轉的半徑為R，圓形磁場區域的半徑為r，則：qvB=m得R==；
由幾何知識可得：r=Rsin30°
磁場區域的最小面積為S=πr²=。