一道高中物理电学题求解

如题所述

运动分析:设该粒子的电荷量为q,质量为m。带负电荷的粒子在电场内的受力方向与电场方向相反,因此在这题中,粒子在电场内受的电场力为水平向右,大小为Eq。由于重力不计,因此它穿出右边界的时候,电场力对它做的功全部转化为动能,穿出边界时,运动方向与边界垂直。根据左手定则,它在右侧匀强磁场内受的洛伦兹力垂直运动方向向右,并且在右侧匀强磁场内的运动轨迹为半圆。设圆半径为r。
1、当它第一次回到右侧边界时,如果超出了N点,则会水平向做运动到左侧边界,由于水平虚线MN下方无电场,因此粒子的速度不变,粒子到达左侧匀强磁场完成右半圆的运动,回到出发点。然后再经电场加速,运动轨迹跟前一次类似,不过圆的半径更大,一直重复下去。
2、当它第一次回到右侧边界时还在N点上方,则会水平向做运动到左侧边界,动能转化回电势能,根据能量守恒,它回到左侧边界时刚好速度为0,然后又重复之前的运动,只不过出发点比前一次低了2r。一直到超出N点,则做与情况1类似的运动,但这时的起点已不在原始起点上了。

根据以上分析及题目的设定,可得出2r=AM,即2r=2d
∴r=d
粒子第一次达到右侧边界时,根据能量守恒得
qEd=mv²/2
∴v=√(2qEd/m)
在匀强磁场运动时,洛伦兹力提供了匀速圆周运动的向心力
∴f=qvB=mv²/r
∴r=mv²/(qvB)=mv/(qB)=[√2Ed(m/q)]/B=d
∴m/q=B²d/(2E)

∴q/m=2E/(B²d)
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答