如圖所示,平行金屬板長L,間距L,兩板間存在向下的勻強電場E,一帶電粒子(不計重力)沿兩板中線以速度V0垂直射入電場,恰好從下板邊緣P點射出平行金屬板.若將勻強電場換成垂直紙面的勻強磁場,粒子仍然從同一點以同樣的速度射入兩板間,要粒子同樣從P點射出,求:
(1)所加勻強磁場的方向;
(2)所加勻強磁場的磁感應強度的大小B.
分析:(1)根據(jù)題意可判斷出粒子的電性,運用左手定則判斷磁場的方向.
(2)先研究粒子在電場中類平拋運動的過程,由牛頓第二定律和運動學公式得到L與其他量的關系;再研究粒子在磁場中運動的情形:粒子在磁場中做勻速圓周運動,由幾何知識得到軌跡半徑與L的關系,由洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得到B與L的關系,即可聯(lián)立求得B.
解答:解(1)依題意可知,粒子帶正電,勻強磁場的方向應為垂直紙面向外.
(2)設粒子質量m,電量q,在電場中加速度為a,運動時間為t,
  V0t=L …①
  qE=ma …②
  
L
2
=
1
2
at2
…③
設粒子在磁場中運動軌道半徑為R,qV0B=
m
V
2
0
R
…④
由幾何知識可知:R2=L2+(R-
L
2
2…⑤
解得:B=
4E
5V0
 
答:
(1)粒子帶正電,勻強磁場的方向應為垂直紙面向外.
(2)所加勻強磁場的磁感應強度的大小B為
4E
5V0
點評:解決本題關鍵要掌握類平拋運動和磁場中圓周運動處理方法的區(qū)別,熟練運用運動的分解法和幾何知識進行求解.
練習冊系列答案
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