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,y<0的区域内有垂直于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。

解:电子的运动轨迹如下图所示

(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

2d=v0t1

d=at12

a=

求出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,即θ=45°

求出v=v0

电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力

evB=m

由图可知r=2d

求出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=

电子从A运动到D的时间t=3t1+t2=.

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