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坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒...

坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为manfen5.com 满分网,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于y=2d处,如图所示.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑a粒子的重力)
(1)求α粒子刚进人磁场时的动能;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

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(1)根据动能定理求出α粒子刚进人磁场时的动能. (2)粒子沿x轴正方向射出的粒子进入磁场偏转的角度最大,若该粒子进入磁场不能打在ab板上,则所有粒子均不能打在ab板上.根据带电粒子在电场中类平抛运动,求出进入磁场中的偏转角度,结合几何关系得出轨道半径,从而得出磁感应强度的大小. (3)沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上,则所有粒子均能打到板上.其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切.根据带电粒子在磁场中运动的轨道半径大小得出磁场的宽度,从而确定出ab板移动的位置,根据几何关系求出ab板上被α粒子打中的区域的长度. 【解析】 (1)根据动能定理:可得 末动能 (2)根据上题结果可知vt=2v,对于沿x轴正方向射出的粒子进入磁场时与x轴正方向夹角,其在电场中沿x方向的位移,易知若此粒子不能打到ab板上,则所有粒子均不能打到ab板,因此此粒子轨迹必与ab板相切,可得其圆周运动的半径 又根据洛伦兹力提供向心力 可得 (3)易知沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上,则所有粒子均能打到板上.其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切.由图可知此时磁场宽度为原来的, 即当ab板位于的位置时,恰好所有粒子均能打到板上; ab板上被打中区域的长度 答:(1)α粒子刚进人磁场时的动能为. (2)磁感应强度B的大小为. (3)当ab板位于的位置时,恰好所有粒子均能打到板上,打中区域的长度为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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