如图所示,质量为m,电荷量+q的带电粒子在左侧加速电场的作用下,以速度v 0 进入场强为E的偏转电场,在偏

如图所示,质量为m,电荷量+q的带电粒子在左侧加速电场的作用下,以速度v 0 进入场强为E的偏转电场,在偏转电场的作用下偏转θ角射出.若撤去电场改用同样宽度的匀强磁场,使该离子通过该区域并使偏转角度也为θ,求(1)加速电场的电压;(2)所加磁场的磁感应强度为多大;(3)粒子穿过电场和磁场的时间之比为多少.
2026年09月23日 09:15
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(1)由动能定理得, qU=
1
2
m v 0 2

解得:U=
m v 0 2
2q

(2)设电场的宽度为L,粒子在偏转电场中做类平抛运动
运动时间t=
L
v 0

粒子在偏转电场中的加速度 a=
qE
m

tan θ=
at
v 0
=
qEL
m v 0 2
    ①
粒子在磁场中做匀速圆周运动向心力,由洛伦兹力提供: q v 0 B=m
v 0 2
R

解得 R=
m v 0
qB

由几何关系得:sinθ=
L
R
=
qBL
m v 0
   ②
由①②联立解得B=
Ecosθ
v 0

(3)粒子在偏转电场中运动的时间 t =
L
v 0
   ③
粒子在磁场中运动的时间 t =
θ?m
qB
    ④
由②③④联立解得
t
t
=
sinθ
θ

答:(1)加速电场的电压为
m v 0 2
2q

(2)所加磁场的磁感应强度为
Ecosθ
v 0

(3)粒子穿过电场和磁场的时间之比为
t
t
=
sinθ
θ