题目

题型：不详难度：来源：

如右图所示为研究带电粒子在磁场中偏转问题的实验装置：M、N是竖直放置的两正对着的平行金属板，S1、S2是板上两个正对的小孔，其中N板的右侧有一个在竖直面内，以O为圆心的圆形区域，该区域内存在垂直圆面向外的匀强磁场，另有一个同样以O为圆心的半圆形荧光屏AO′C.已知S1、S2、O和荧光屏的中间位置O′在同一直线上，且AC⊥S1O′.当在M、N板间加恒定电压U时，一带正电离子在S1处由静止开始加速向S2孔运动，最后打在图示的荧光屏上的P处，∠COP＝30°.若要让上述带正电离子(不计重力)仍在S1处由静止开始加速，最后打在图示的荧光屏下边缘C处，求M、N板间所加电压的大小U′.

答案

解析

试题分析：设离子的质量为m，电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，所在区域的半径为R，离子加速后获得的速度为v.当电压为U时，由动能定理有①

在磁场中，离子做匀速圆周运动(见右图)由牛顿定律可知
②
由①②式得③
其中④
当电压为U′时，离子打在C处，同理有⑤
其中⑥
由③④⑤⑥可解得.
点评：考查动能定理、牛顿第二定律、运动学公式、向心力公式，注意巧用几何知识，当心运动轨迹的半径与圆形磁场的半径不能混淆，