题目内容
如图12所示,在第二象限和第四象限的正方形区域内分别存在着两匀强磁场,磁感应强度均为B,方向相反,且都垂直于xOy平面。一电子由P(-d,d)点,沿x轴正方向射入磁场区域Ⅰ。(电子质量为m,电量为e,sin 53°=4/5)
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图12
(1)求电子能从第三象限射出的入射速度的范围;
(2)若电子从(0,d/2)位置射出,求电子在磁场Ⅰ中运动的时间t;
(3)求第(2)问中电子离开磁场Ⅱ时的位置坐标。
解析:(1)能射入第三象限的电子临界轨迹如图所示。电子偏转半径范围为
<r<d
由evB=m
,解得v=![]()
入射速度的范围为
<v<
。
(2)设电子在磁场中运动的轨道半径为R,得
R2=d2+(R-d/2)2
解得:R=5d/4
∠PHM=53°
由evB=mRω2,ω=2π/T,T=2πR/v,
联立解得T=2πm/eB,
若电子从(0,d/2)位置射出,则电子在磁场Ⅰ中运动的时间t=
T=
。
(3)根据几何知识,带电粒子在射出磁场区域Ⅰ时与水平方向夹角为53°,带电粒子在磁场区域Ⅱ位置N点的横坐标为3d/8。
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由△NBH′,NB长度为Rsin 53°=5d/4×4/5=d,
QA=d-5d/8=3d/8,
由勾股定理H′A=
d,
H′B=Rcos 53°=3d/4
所以电子离开磁场Ⅱ的位置坐标是(d,
d-
d)。
答案:(1)
<v<
(2)![]()
(3)![]()
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