题目内容

如图所示,在xOy平面内的第一象限内存在沿Y轴正方向的匀强电场,在第四象限存在有界的磁场,磁感应强度B=9.0×10-3T,有一质量为m=9.0×10-31kg,电量为e=1.6×10-19C的电子以v0=2.0×107m/s的速度从Y轴的p点(0,2.5cm)沿X轴正方向射入第一象限,偏转后从X轴的Q点射入第四象限,方向与X轴成600角,在磁场中偏转后又回到Q点,方向与X轴也成600角。不计电子重力,求:

(1)OQ之间的距离及电子通过Q点的速度大小。

(2)若在第四象限内的磁场的边界为直线边界,即在虚线Y=Y0的下方有磁场,如图中所示。求Y0的坐标。

(3)若在第四象限内的磁场为圆形边界的磁场,圆形边界的磁场的圆心坐标的范围

 

(1)   v=(2)、   

(3),- ≤y<-5cm

解析:(1)电子在电场做类平抛运动,从P到Q过程中,

=             ①

                               ②

                                ③

                          ④

                                 ⑤

(2)电子在磁场中做匀速圆周运动  

Bqv=m                   ⑥

由几何关系可知,电子回到Q点有:

          ⑦

                    ⑧

(3)由几何关系可知,圆形磁场的圆心在Q点的正下方,即     ⑨

圆形磁场应与电子轨迹有公共弦,同时只要磁场半径r大于R即可

y=                 ⑩

   

圆形磁场在第四象限, 磁场半径应小于5cm, 由几何关系可知,

y=             ⑾

即圆形磁场的圆心的坐标应满足: ,- ≤y<-5cm

①3分②③④⑤各1分 ⑥⑦⑧各2分     ⑨1分⑩2分⑾2分

 

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