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如图,MN为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值,

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解决时间 2021-04-26 09:04
  • 提问者网友:疯子也有疯子的情调
  • 2021-04-25 19:27
如图,MN为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值,
最佳答案
  • 五星知识达人网友:人類模型
  • 2021-04-25 19:38
先分析粒子在磁场中的受力,根据左手定则,粒子刚进入磁场时洛仑兹力的方向是竖直向下的,在图中就是由Q指向C,所以粒子在磁场中的偏转方向也是向C点偏转。
再分析粒子在磁场中的运动,根据如下公式E=qU,这是粒子在加速电场中获得的能量,实际上也是电子的动能;所以又有E=1/2mv^2;P^2=2mE,p代表粒子动量;粒子在磁场中做圆周运动的半径R=mv/qB。于是可以求出粒子的偏转半径和两板间电压的关系R=sqr(2mU/q)/B,sqr()代表开平方运算。
然后分析,当电压从0逐渐增大时,显然粒子在磁场中的偏转半径也逐渐增大,当电压不大时粒子在磁场内运动而不会接触CD,电压逐渐增大,极限情况是轨迹刚好和CD相切。
现在讨论这一极限情况,粒子的运动轨迹是一个半圆,CD和半圆相切,切点假设为T,半圆的圆心为O,O点在QC上。连接OT,OT一定垂直于CD,于是OCT构成一个直角三角形。于是OC的长度等于L-R=R/sin45°,这样就可以解出偏转半径,带入R=sqr(2mU/q)/B,可以解出极板间的最大电压U。
第二个问题,如果电压继续增大,粒子将打在CD板上,而且总在T点上方,所以T点是最下限点。如果电压相当大,粒子被电场加速后的速度也非常大,极限情况是粒子在过Q点后还来不及偏转就直线飞出打在CD板上,假设打在S点。当然粒子在磁场中总会被偏转,永远不会打在S点上,但这是极限情况,是粒子打在CD板上的最上限点。
因为夹角为45°,前一个问题还可以解出CT=R。而通过前面分析CS=L/cos45°,所以可能被打中区域的长度x=CS-CT。
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