题目内容
如图所示,在xoy平面内的第三象限中有沿-y方向的匀强电场,场强大小为E.在第一和第二象限有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于直角坐标平面向里。今有一个质量为m、电荷量为e的电子,从y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场(不计电子所受重力)。经电场偏转后,沿着与x轴负方向成45°进入磁场,并能返回到原出发点P。
(1)简要说明电子的运动情况,并画出电子运动轨迹的示意图;
(2)求P点距坐标原点的距离;
(3)电子从P点出发经多长时间再次返回P点?
(1)简要说明电子的运动情况,并画出电子运动轨迹的示意图;
(2)求P点距坐标原点的距离;
(3)电子从P点出发经多长时间再次返回P点?
(1)电子运动轨迹示意图如图所示。进入电场从P到A做匀变速曲线运动(类平抛运动);进入磁场从A到C再到D,做匀速圆周运动;
离开磁场从D回到P做匀速直线运动。 (5分)
(说明3分,画图2分,轨迹圆心O1在y轴上,则
作图分为零分。)
(2)电子通过A点时速度大小为
v= =v0 (2分)
电子由P运动到A,由动能定理 Eeh=
解得h= (3分)
(3)设电子从P运动到A用时间为t1 t1== (2分)
电子在匀强磁场中作圆运动从A运动到D,洛仑兹力提供向心力 Bev=,
电子在匀强磁场中运动周期为T=
依题意和电子运动轨迹示意图可知,电子在磁场中运动的时间为t2=(2分)
电子从D匀速运动到P用时间为t3= (2分)
总时间为t=t1+t2+t3= (1分)
离开磁场从D回到P做匀速直线运动。 (5分)
(说明3分,画图2分,轨迹圆心O1在y轴上,则
作图分为零分。)
(2)电子通过A点时速度大小为
v= =v0 (2分)
电子由P运动到A,由动能定理 Eeh=
解得h= (3分)
(3)设电子从P运动到A用时间为t1 t1== (2分)
电子在匀强磁场中作圆运动从A运动到D,洛仑兹力提供向心力 Bev=,
电子在匀强磁场中运动周期为T=
依题意和电子运动轨迹示意图可知,电子在磁场中运动的时间为t2=(2分)
电子从D匀速运动到P用时间为t3= (2分)
总时间为t=t1+t2+t3= (1分)
略
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