题目内容
如图所示,在xOy平面内的第Ⅲ象限中有沿-y方向的匀强电场,场强大小为E.在第I和第II象限有匀强磁场,方向垂直于坐标平面向里.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450角进入磁场,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?
解:(1)轨迹如图中虚线所示.设
,在电场中偏转450,说明在M点进入磁场时的速度是
,由动能定理知电场力做功
,得
,由
,可知
.由对称性,从N点射出磁场时速度与x轴也成450,又恰好能回到P点,因此
.可知在磁场中做圆周运动的半径
; (2)
;(3)在第Ⅲ象限的平抛运动时间为
,在第IV象限直线运动的时间为
,
在第I、Ⅱ象限运动的时间是
,所以
因此
.
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