题目内容

如图所示,在平面直角坐标系中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出);在第二象限内存在沿轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一粒子源固定在轴上的A(—L,0)点,沿y轴正方向释放电子,电子经电场偏转后能通过y轴上的点,再经过磁场偏转后恰好垂直击中ON,ON与x轴正方向成30°角。已知电子的质量为m,电荷量为e,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用,求;

(1)电子的释放速度的大小;

(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角;

(3)粗略画出电子在电场和磁场中的轨迹;

(4)圆形磁场的最小半径Rmin。

解:(1)从A到C的过程中,电子做类平抛运动,有:

                                                             

                                                           

联立解得:                                           

(2)设电子到达C点的速度大小为vc,方向与y轴正方向的夹角为。

由动能定理,有:,                

得:,

,                                                    

得:=30°                                                         

(3)如图

(4)电子的运动轨迹如(3)问图,电子在磁场中做匀速圆周运动的半径

                                                    

电子在磁场中偏转120°后垂直于ON射出,则磁场最小半径:

                                                              

由以上两式可得:                         

评分标准:各2分,各1分,图3分。

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