Question

如圖所示，左側(cè)為二塊長為L=10 cm，間距cm的平行金屬板，加上的電壓，上金屬板電勢高；現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計(jì)的帶電微粒，微粒質(zhì)量m=10^-10 kg，帶電量q=+10^-4 C，初速度v₀=10⁵m/s；中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B₁，三角形的上頂點(diǎn)A與上金屬板平齊，AB邊的中點(diǎn)P₁恰好在下金屬板的右端點(diǎn)；三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里，范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場B₂，且B₂=4B₁；求
（1）帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向；
（2）帶電微粒進(jìn)入中間三角形區(qū)域后，要垂直打在AC邊上，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁是多少？
（3）確定微粒最后出磁場區(qū)域的位置。

Answer 1

解：（1）微粒在電場中做類平拋，運(yùn)動時間為t，加速度為a，射出電場時豎直方向的速度為v_y
，即
L=v₀t，即
v_y=at，即
由以上各式得
與水平方向夾角θ，，即垂直與AB射出
（2）帶電粒子出電場時豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移y，有
，即
即粒子由P₁點(diǎn)垂直AB射入磁場帶電粒子在磁場中運(yùn)動軌跡如圖所示
 
設(shè)勻速圓周運(yùn)動P₁Q₁段半徑R₁，根據(jù)幾何關(guān)系有
由得
（3）帶電粒子在B₂磁場中以O(shè)₂為圓心做勻速圓周運(yùn)動，即Q₁Q₂段，其半徑R₂=R₁/4。再次進(jìn)入B₁區(qū)域時，做以O(shè)₃為圓心，半徑仍為R₁的勻速圓周運(yùn)動，即O₂P₂段，最后從P₂點(diǎn)出磁場區(qū)域，如圖所示
在△P₂CO₃中，根據(jù)數(shù)學(xué)知識，有CO₃=0.5R₁