Question

（10分）如圖14所示，在NOQ范圍內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場Ⅰ，在MOQ范圍內(nèi)有垂直于紙面向外勻強磁場Ⅱ，M、O、N在一條直線上，∠MOQ=60°，這兩個區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B。離子源中的離子（帶電荷量為+q，質(zhì)量為m）通過小孔O₁進入極板間電壓為U的加速電場區(qū)域（可認為初速度為零），離子經(jīng)電場加速后通過小孔O₂射出，從接近O點處進入磁場區(qū)域Ⅰ，離子進入磁場的速度垂直于磁場邊界MN，也垂直于磁場，不計離子的重力。

（1）當(dāng)加速電場極板電壓U=U₀，求離子進入磁場中做圓周運動的半徑R；

（2）在OQ上有一點P，P點到O點距離為L，當(dāng)加速電場極板電壓U取哪些值時，才能保證離子通過P點

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）

【解析】（1）離子在電場中加速時，根據(jù)動能定理       （2分）

離子在磁場中運動時，洛倫茲力提供向心力         （2分）

解得                                            （1分）

（2）離子進入磁場時的運動軌跡如右圖所示  （1分）

由幾何關(guān)系可知

 要保證離子通過P點，則L=nR               （2分）

 解得到（1分）  其中=1,2,3…   （1分）