题目内容
18.(14分)如图所示,在长为2L、宽为L的区域内有正好一半空间有场强为E、方向平行于短边的匀强电场,有一个质量为m,电量为e的电子,以平行于长边的速度v0从区域的左上角A点射入该区域,不计电子所受重力,要使这个电子能从区域的右下角的B点射出,求:
(1)无电场的区域位于区域左侧一半内时,如图甲所示,电子的初速应满足什么条件;
(2)无电场区域的左边界离区域左边的距离为x时,如图乙所示,电子的初速又应满足什么条件。
(1)无电场的区域位于区域左侧一半内时,如图甲所示,电子的初速应满足什么条件;
(2)无电场区域的左边界离区域左边的距离为x时,如图乙所示,电子的初速又应满足什么条件。
(1)(2)
⑴左侧一半无电场,电子匀速运动,右侧一半类平抛运动的侧向位移为L,在电场中由电场力作用产生的加速度为,
又,
得
(2)无电场的区域位于距左侧x处,则电子先做类平抛运动,接着做匀速直线运动,最后做类斜下抛运动。但水平方向上一直匀速运动,,
在竖直方向上匀加速时间和匀速时间各为一半,即。设竖直方向上匀速运动的速度为v,则有
又电子恰从区域的右下角射出,故,
解得.
又,
得
(2)无电场的区域位于距左侧x处,则电子先做类平抛运动,接着做匀速直线运动,最后做类斜下抛运动。但水平方向上一直匀速运动,,
在竖直方向上匀加速时间和匀速时间各为一半,即。设竖直方向上匀速运动的速度为v,则有
又电子恰从区域的右下角射出,故,
解得.
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