
(22-23高三上·浙江杭州·期末)如图1所示,空间中放置一个平行板电容器MN,板长和板间距均为,两极板上电压
,
。极板右侧是一个无穷大匀强磁场区域,方向垂直纸面向里,磁场左边界CD紧贴极板右侧,磁场中放着一块与CD平行的足够长金属板
,
与CD间距为
。有一粒子枪S,可以不断产生初速度近似为零的X和Y粒子,X粒子的质量为m,电荷量为+q,Y粒子的质量为4m,电荷量为+
,两种粒子经过枪内内置的加速电场加速后,能水平射入两极板间,内置加速电场的电压为
,粒子枪可沿极板左边界EF上下移动。现将粒子枪紧靠在M极板的左端E处,发现射出的X粒子恰好击中金属板
上的B点,虚线AB是平行板电容器的中线。不考虑粒子间的相互作用,求:
(1)X粒子在电场中偏转的位移;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)金属板被两种粒子都击中的区域长度d;
(4)将金属板移到M板右上方并紧贴磁场左边界CD,如图2所示,Q点与M极板右端重合且彼此绝缘,将极板MN上的电压改为
,带电粒子在偏转电场中运动时间远小于所加交流电的周期且N极板可上下平移(F点随极板N一起移动),粒子枪内置的加速电压
不变。当粒子枪S在EF上移动时,发现击中金属板
的X粒子和Y粒子的区域不重叠(粒子打到
板立即被导走)求极板M、N间距L的范围。
【答案】(1);(2)
;(3)
;(4)
【知识点】粒子由电场进入磁场
该题有详细解析可以查阅
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