题目内容

【题目】如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在xoy平面的第一象限,存在以轴、轴及双曲线的一段(0≤x≤L,0≤y≤L)为边界的匀强电场区域Ⅰ;在第二象限存在以x=-L、x=-2L、y=0、y=L为边界的匀强电场区域Ⅱ.两个电场大小均为E,不计电子所受重力,电子的电荷量大小为e,则:

(1)从电场Ⅰ的边界B点处静止释放电子,求进入区域II的速率;

(2)从电场Ⅰ的边界B点处静止释放电子,电子离开MNPQ时的位置坐标;

(3)从电场I的AB曲线边界处由静止释放电子,电子离开MNPQ时的最小动能。

【答案】(1) (2) (-2L,0)(3) EeL

【解析】

(1)关于B点,其纵坐标y=L,根据,相应横坐标

当电子加速到y轴C位置时,

,

解得

(2)电子以速度v进入电场区域Ⅱ,做类平抛运动有

L=vt,

解得:

h=L

即电子恰从P点射出,坐标为(-2L,0)

(3)设释放位置坐标为(x,y)

根据动能定理

L=vt

解得:

即所有从边界AB曲线上由静止释放的电子均从P点射出

从边界AB出发到P点射出的全过程,由动能定理:

Ek=Ee(x+h)

因为,所以当x=h=L/2时,动能EK有最小值Ek=EeL.

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