题目内容

(18分)如图所示,在平面内的第一象限内存在沿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,有一质量为,电量为的电子以的速度从轴的点(0,cm)沿轴正方向射入第一象限,偏转后从轴的点射入第四象限,方向与轴成角,在磁场中偏转后又回到点,方向与轴也成角;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,即在虚线的下方有磁场,如图中所示,求的坐标.

(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.

 

【答案】

(1)(2) (3)

【解析】

试题分析:(1)电子在电场做类平抛运动,从P到Q过程中, ①

 ②      ③       ④

解得:  ⑤

(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,故有:  ⑥

由几何关系可知,电子回到Q点有:  ⑦

解得:     ⑧

(3)由于在磁场中偏转后又回到Q点,方向与X轴也成角.其运动轨迹如图:

由几何关系可知,圆形磁场的圆心在Q点的正下方,即:

圆形磁场应与电子轨迹有公共弦,同时只要磁场半径大于即可,故磁场圆心y轴的最小坐标为:

圆形磁场在第四象限,磁场半径应小于5cm,由几何关系可知,磁场圆心y轴的最大坐标为:

即圆形磁场的圆心的坐标应满足:

考点:本题考查了带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动、类平抛运动、匀速圆周运动.

 

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