题目内容
【题目】如图所示,在xoy平面直角坐标系中,直角三角形ACD内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。线段CO=OD=l, 。在第四象限正方形ODEF内存在沿x轴正方向、大小的匀强电场,沿AC在第三象限放置一平面足够大的荧光屏,屏与y轴平行。一个电子P从坐标原点沿y轴正方向射入磁场,恰好不从AD边射出磁场。已知电子的质量为m,电量为e。试求:
(1)电子射入磁场时的速度大小;
(2)电子在电场中运动的时间;
(3)若另一电子Q从x坐标轴上某点()以相同的速度射入磁场,P、Q打在荧光屏上同一点,电子射入磁场时的坐标x。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)由几何关系可得:
粒子在磁场中做匀速圆周运动受力洛伦兹力提供向心力:
解得:,
(2)假设电子从OE边离开,则电子做类平抛运动中,有:
解得:,
由于<l,故假设成立,电子从OE边射出,经过y轴时的坐标:(0,)
(3)对于电子P,设射出时速度方向与y轴负向成α角,射在荧光屏上的位置距离x轴为Y,
由几何关系有:
对于电子Q,设其在电场中运动的时间为t2,射出时速度方向与y负轴方向成β角,在y轴上的射出点与O点距离为,射出点与电子P打在荧光屏上的相交点竖直距离为:
+=Y
=v0t2
.
联立解得:t2=(另一个解是电子P在电场中运动的时间,故舍弃).
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