解题思路:(1)要使y轴右侧所有运动粒子都能打在 MN板上,其临界条件为:沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动,且落在M或N点.根据牛顿第二定律求出电场强度的最小值,根据动能定理求解打到板上粒子的动能.
(2)加匀强磁场后,粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动,当轨迹以O′为圆心同时过M、N两点时,轨迹直径最小,得到粒子圆周运动的半径,由牛顿第二定律求出B的最大值.从O点向第四象限发射出的粒子均能打在MN板的左侧,占发射粒子总数的[1/4]
(1)由题意知,要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上,其临界条件为:沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动,且落在M或N点.
则M O′=[1/2]L=υt…①
加速度a=
qE0
m…②
OO′=[1/2]L=[1/2]at2…③
解①②③式得
E0=
4mv2
qL…④
由动能定理知
qE0×[1/2]L=Ek-[1/2mv2…⑤
解④⑤式得:
Ek=
5
2mv2
(2)由题意知,要使板右侧的MN连线上都有粒子打到,粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L.
R0=
1
2]L=[mv
qB0
B0=
2mv/qL]
放射源O发射出的粒子中,打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示.
∵OM=ON,且OM⊥ON
∴OO1⊥OO2
∴υ1⊥υ2
∴放射源O放射出的所有粒子中只有[1/4]打在MN板的左侧.
答:(1)电场强度E0的最小值为
4mv2
qL;在电场强度为E0时,打到板上的粒子动能为[5/2mv2;
(2)放射源O放射出的所有粒子中只有
1
4]打在MN板的左侧.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题中粒子在电场中做类平抛运动时运用运动的合成和分解法研究,在磁场中要通过画出轨迹,确定临界条件求解磁感应强度.