如图所示.在真空中.半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里.在磁场

发布时间:2021-02-21 00:59:34

如图所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上.给M、N板加上电压U0,其变化情况如下图所示.有一电荷量为q、质量为m的带电的粒子,从M、N板右侧沿板的中心线,在t=0或t=T/4时刻以速率v向左射入M、N之间,粒子在M、N板的左侧刚好以平行于M、N板的速度射出.若上述粒子经磁场后又均能平行于M、N极板返回电场,而电场变化的周期T未知,求磁场磁感应强度B相应必须满足的条件.(不计粒子重力)


网友回答

答案:

若要使从极板左端射入磁场的粒子又平行于极板返回电场,则它们在磁场中的运动半径r必须等于其在电场中垂直板方向上的位移y.即:r=y                
否则粒子运动的情况如图,粒子射出磁场时其速度方向不再与中轴线O1O2平行.
对于t=0射入电场的粒子



侧位移y=2N?
1
2
at2≤
d
2
           
运动时间,t=
T
2
             
由牛顿第二定律,则有a=
F
m
=
qU0
md
=
qU0
6mL0
    
则NT=
L
v
=
12L0
v
       
而qvB=
mv2
r
           
解得:B=
Nm2v3
6q2U0L0
  (N=1、2、3、…)      
其中 N≥
2qU0
mv2
   
对于t=
T
4
时刻射入电场的粒子



侧位移y=2?
1
2
at2≤
d
2

t=
T
4
            
若粒子在电场中运动的时间是
T
2
的偶数倍,则粒子沿中轴线O1O2射出电场,通过磁场偏转后,不可能再平行于中轴线O1O2射出磁场返回电场.故粒子在电场中运动的时间只能取
T
2
的奇数倍.
(2N+1)
2
T=
12L0
v
       
解得:B=
(2N+1)2m2v3
6q2U0L0
  (N=1、2、3、…)   
其中(2N+1)2≥
2qU0
mv2

即N≥
1
2
(
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