题目内容
如图所示,涂有特殊材料的阴极K,在灯丝加热时会逸出电子,电子的初速度可视为零,质量为m、电量为e.逸出的电子经过加速电压为U的电场加速后,射入与磁场方向垂直的半径为R的圆形匀强磁场区域.已知磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里,电子在磁场中运动的轨道半径大于R。试求:
(1)电子进入磁场时的速度大小;
(2)电子在磁场中运动轨迹的半径r的大小;
(3)电子从圆形磁场区边界的入射位置不同,它在磁场区内运动的时间就不相同.求电子在磁场区内运动时间的最大值.
(1)电子在电场中的加速过程,根据动能定理有:
eU=
得
(2)电子由所受的洛仑兹力提供向心力,有
r=
(3)分析可知,当电子在磁场中的轨迹弧最长时,它在磁场中运动的时间也最长.因r>R,最大的弦长应等2R ,对应的弧最长,运动时间也最长.
画出几何关系图如图所示.
sin=
电于做圆周运动的周期 T=
电子在磁场区运动的最长时间
解得
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