题目内容
如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点.匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°.求:
(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?

(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?
(1)由evB=
且T=
得电子在磁场中运动周期T=
电子在磁场中运动时间t=
T=
解得:t=
(2)电子刚好不从边界Ⅲ穿出时轨迹与边界相切,运动半径为R=d
由evB=
得
v=
PQ间电场力做功等于动能的增加,由eU=
mv2
得U=
;
答:(1)电子在磁场中运动的时间t=
;(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U=
.
| mv2 |
| R |
且T=
| 2πR |
| v |
得电子在磁场中运动周期T=
| 2πm |
| eB |
电子在磁场中运动时间t=
| 30° |
| 360° |
| T |
| 12 |
解得:t=
| πm |
| 6eB |
(2)电子刚好不从边界Ⅲ穿出时轨迹与边界相切,运动半径为R=d
由evB=
| mv2 |
| R |
v=
| eBd |
| m |
PQ间电场力做功等于动能的增加,由eU=
| 1 |
| 2 |
得U=
| eB2d2 |
| 2m |
答:(1)电子在磁场中运动的时间t=
| πm |
| 6eB |
| eB2d2 |
| 2m |
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