题目内容
如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场.一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动.当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点.C、D两点均未在图中标出.已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d.不计电子的重力.求:(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)电子从A运动到D经历的时间t.
(2)磁感应强度B的大小;
(3)电子从A运动到D经历的时间t.
电子的运动轨迹如图所示

(1)电子在电场中做类平抛运动,设电子从A到C的时间为t1,
则 2d=v0t1
d=
a
a=
解得 E=
(2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则 tanθ=
=1,得θ=45°
解得 v=
v0
电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,得 evB=m
由图可知 r=
d
解得 B=
(3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为 3t1=
电子在磁场中运动的时间 t2=
T=
=
电子从A运动到D的时间 t=3t1+t2=
答:
(1)电场强度E的大小为
.
(2)磁感应强度B的大小为
;
(3)电子从A运动到D经历的时间t为
.
(1)电子在电场中做类平抛运动,设电子从A到C的时间为t1,
则 2d=v0t1
d=
| 1 |
| 2 |
| t | 21 |
a=
| eE |
| m |
解得 E=
m
| ||
| 2ed |
(2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则 tanθ=
| at1 |
| v0 |
解得 v=
| 2 |
电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,得 evB=m
| v2 |
| r |
由图可知 r=
| 2 |
解得 B=
| mv0 |
| ed |
(3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为 3t1=
| 6d |
| v0 |
电子在磁场中运动的时间 t2=
| 3 |
| 4 |
| 3 |
| 4 |
| 2πm |
| eB |
| 3πd |
| 2v0 |
电子从A运动到D的时间 t=3t1+t2=
| 3d(4+π) |
| 2v0 |
答:
(1)电场强度E的大小为
m
| ||
| 2ed |
(2)磁感应强度B的大小为
| mv0 |
| ed |
(3)电子从A运动到D经历的时间t为
| 3d(4+π) |
| 2v0 |
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