题目

题型：不详难度：来源：

如图所示，粒子源S可以不断地产生质量为、电荷量为的粒子(重力不计)，粒子从孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场，再经小孔进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为，磁感应强度大小为，方向如图．虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为(图中未画出)．有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电，宽度很窄，厚度不计)放置在PQ、MN之间(截面图如图)，、两点恰在分别位于PQ、MN上，，，现使粒子能沿图中虚线进入PQ、MN之间的区域，求：
（1）求加速电压；
（2）假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律，粒子在PQ、MN之间的区域中运动的时间和路程分别是多少？

答案

（1）
（2）

解析

（1）粒子源发出的粒子，进入加速电场被加速，速度为，根据能的转化和守恒定律得：…………①
要使粒子能沿图中虚线进入PQ、MN之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，，解得：…………②
将②式代入①式，得…………③
（2）粒子从以速度进入PQ、MN之间的区域，先做匀速直线运动，打到ab板上，以大小为的速度垂直于磁场方向运动。粒子将以半径在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，转动一周后打到ab板的下部，由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到ab板到第二次打到ab板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期，
由和运动学公式，解得：
粒子在磁场中共碰到2块板，做圆周运动所需的时间为
粒子进入磁场中，在方向的总位移，时间为
则