Question

在甲圖中，帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，從G點垂直于MN進入偏轉(zhuǎn)磁場．該偏轉(zhuǎn)磁場是一個以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B，帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達照相底片上的H點，如圖甲所示，測得G、H間的距離為d，粒子的重力可忽略不計．

（1）設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，求該粒子的比荷；
（2）若偏轉(zhuǎn)磁場的區(qū)域為圓形，且與MN相切于G點，如圖乙所示，其它條件不變．要保證上述粒子從G點垂直于MN進入偏轉(zhuǎn)磁場后不能打到MN邊界上（MN足夠長），求磁場區(qū)域的半徑應(yīng)滿足的條件．

Answer 1

【答案】分析：（1）粒子在電場中加速，根據(jù)動能定理與牛頓第二定律，由洛倫茲力提供向心力，并由幾何關(guān)系，即可求解；
（2）所有帶電粒子都不能打到MN邊界上，帶電粒子在磁場中運動偏角小于90°，所以由臨界狀態(tài)入手，得出磁場區(qū)域的滿足條件．
解答：解：（1）帶電粒子經(jīng)過電場加速，進入偏轉(zhuǎn)磁場時速度為v，由動能定理
       ①
進入磁場后帶電粒子做勻速圓周運動，軌道半徑r，  ②
打到H點有        ③
由①②③得     
（2）要保證所有帶電粒子都不能打到MN邊界上，帶電粒子在磁場中運動偏角小于90°，臨界狀態(tài)為90°
如圖所示，磁場區(qū)半徑所以磁場區(qū)域半徑滿足
答：（1）設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則該粒子的比荷 ；
（2）若偏轉(zhuǎn)磁場的區(qū)域為圓形，且與MN相切于G點，如圖乙所示，其它條件不變．要保證上述粒子從G點垂直于MN進入偏轉(zhuǎn)磁場后不能打到MN邊界上（MN足夠長），則磁場區(qū)域的半徑應(yīng)滿足的條件．
點評：考查動能定理、牛頓第二定律等規(guī)律的應(yīng)用，學(xué)會臨界狀態(tài)角度分析問題，并注意幾何關(guān)系在本題中應(yīng)用．