题目内容
(1)若电子(质量为m,电荷量为e)以垂直于PQ的初速度v0从小孔O向右射入,求电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d.
(2)若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的匀强电场,然后让电子仍以垂直于PQ的初速度v0从小孔O向右射入,通过该匀强电场后再进入匀强磁场,试讨论电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d将如何变化?
分析:(1)电子以垂直与PQ的方向进入磁场后,洛伦兹力提供向心力,电子做匀速圆周运动,经过半个周期后从磁场中射出,电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d恰好是圆的直径;
(2)若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的匀强电场,让电子仍以垂直于PQ的初速度v0从小孔O向右射入,电子在该匀强电场中发生偏转,被加速并偏转后进入磁场,进入匀强磁场仍然做匀速圆周运动,求得半径,画出运动的轨迹,再讨论电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d.
(2)若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的匀强电场,让电子仍以垂直于PQ的初速度v0从小孔O向右射入,电子在该匀强电场中发生偏转,被加速并偏转后进入磁场,进入匀强磁场仍然做匀速圆周运动,求得半径,画出运动的轨迹,再讨论电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d.
解答:解:(1)电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,得:
evB=
所以:r=
电子经过半个周期后从磁场中射出,在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d恰好是圆的直径;
所以,d=2r=
(2)若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的方向向上的匀强电场,粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图1,设进入磁场中的速度为v1,
则v1=
则粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供:ev1B=
,得:r′=
电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d:d=2r′cosθ=
?cosθ=
若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的方向向上的匀强电场,粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图2,设进入磁场中的速度为v2,

则v2=
同样可以推得结果:d=
所以:无论所加电场方向向上还是向下,d仍为
答:(1)电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离为
;
(2)无论所加电场方向向上还是向下,d仍为
.
evB=
| mv2 |
| r |
所以:r=
| mv |
| eB |
电子经过半个周期后从磁场中射出,在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d恰好是圆的直径;
所以,d=2r=
| 2mv0 |
| eB |
(2)若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的方向向上的匀强电场,粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图1,设进入磁场中的速度为v1,
则v1=
| v |
| cosθ |
则粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供:ev1B=
m
| ||
| r′ |
| mv1 |
| eB |
电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离d:d=2r′cosθ=
| 2mv1 |
| eB |
| 2mv |
| eB |
若在MN与PQ之间加一个与PQ方向平行的方向向上的匀强电场,粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图2,设进入磁场中的速度为v2,
则v2=
| v |
| cosθ |
同样可以推得结果:d=
| 2mv0 |
| eB |
所以:无论所加电场方向向上还是向下,d仍为
| 2mv |
| eB |
答:(1)电子在虚线PQ上的射入点和射出点之间的距离为
| 2mv |
| eB |
(2)无论所加电场方向向上还是向下,d仍为
| 2mv |
| eB |
点评:会用运动的合成与分解的方法处理类平抛运动,在磁场中粒子做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力.熟练作出粒子运动轨迹,根据几何关系判定各物理量之间的关系.
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