Question

【題目】如圖所示，、兩板間的電壓為。、兩平行金屬板長為，兩板間距為，電壓為。的右側有垂直紙面的勻強磁場，磁場寬度為。一束初速度為0、電荷量的范圍為、質量的范圍為的帶負電粒子由無初速度射出后，先后經過兩個電場，再從、兩平行金屬板間（緊貼板）越過界面進入磁場區域。若其中電荷量為、質量為的粒子恰從、兩板間的中點進入磁場區域。求解下列問題（不計重力）：

(1)證明：所有帶電粒子都從點射出

(2)若粒子從邊界射出的速度方向與水平方向成角，磁場的磁感應強度在什么范圍內，才能保證所有粒子均不能從邊射出？

Answer 1

【答案】(1)見解析(2)

【解析】

(1)電場加速有

帶電粒子在偏轉電場中做類平拋運動，在點分解位移。

水平位移

豎直位移

又有

解得

則射出點與粒子的、無關，所有粒子均從點射出

(2)類平拋的偏轉位移，過程，由動能定理有

磁場中圓周運動有

解得

在粒子束中，、的粒子最大，最易射出磁場，設要使、的粒子恰射不出磁場，有

由幾何關系得

粒子在電場中點射出時有

電場偏轉過程由動能定理有

解得

則磁感應強度應為

。