题目内容
【题目】如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限内有一个半径为a的圆形匀强磁场区域,圆心坐标为(a,a),磁场方向垂直直面向内,在第二象限和第四象限有大小相等、方向相反的匀强电场,第二象限电场沿x轴负向。一个长度为2a的粒子发射装置紧靠x轴且垂直x轴放置在第二象限,其到y轴的距离为2a,粒子发射装置能发射初速度不计的电子。电子以速率v0进入磁场,通过磁场后,所有电子均从磁场边界的同一位置射出。已知电子电量为e,质量为m,不考虑电子之间的相互作用力,求:
(1)匀强电场的大小E;
(2)匀强磁场的大小B以及电子第二次通过y轴时速度的大小v;
(3)从(-2a,)处发射出来的电子经过多长时间第二次通过y轴?
【答案】(1) ;(2)
;(3)
。
【解析】
(1)电子经电场加速速度达到v0,由动能定理:
解得:
(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,半径R:
要从磁场边界的同一位置射出,则:
R=a
解得:
电子进入第四象限电场后,到达y轴时速度为v,由动能定理:
解得:
(3)电子在进入磁场前加速所用的时间t1:
解得:
进入磁场前匀速所用的时间t2:
解得:
在磁场中做圆周运动的圆心角为,所用时间:
出磁场后做匀变速运动加速度a0:
eE=ma0
经时间t4到达y轴:
或:
解得:
电子运动总时间为:
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