题目内容

【题目】如图甲所示,在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为MN,现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°,此时在圆形区域加如图乙所示周期性变化的磁场,以垂直于纸面向外为磁场正方向,最后电子运动一段时间后从N飞出,速度方向与进入磁场时的速度方向相同(与x轴夹角也为30°),(不考虑磁场变化产生的其他影响),求:

1)电子进入圆形区域时的速度大小;

2区域内匀强电场强度E的大小;

3)写出圆心磁场区域磁感应强度的大小,磁场变化周期T各应满足的表达式。

【答案】123

【解析】试题分析:(1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时,如图1所示.

由速度关系: 解得

2)由速度关系得

在竖直方向

解得

3)在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°,根据几何知识,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移恰好等于R.粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是:

电子在磁场作圆周运动的轨道半径,解得

若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时MN间运动时间是磁场变化周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求.应满足的时间条件: ,而

T的表达式得:

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