如图甲所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N.现有一质量为m,带电量为ec
◎ 题目
如图甲所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N.现有一质量为m,带电量为ec的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后恰能从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°,电子从M点射入的瞬间在圆形区域加如图乙所示周期性变化的磁场(磁场从t=0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为正方向),电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与x轴夹角也为30°.求: (1)0≤x≤L区域内匀强电场的场强大小; (2)A点的纵坐标yA; (3)磁场的磁感应强度B.的可能值及磁场的变化周期T. |
◎ 答案
(1)电子在电场中做类平抛运动,运动轨迹如图所示,由速度关系得:由速度关系解得vy=v0tan30° 水平方向:L=v0t 竖直方向:vy=
联立解得,E=
(2)电子在电场中做类平抛运动过程, y1=
电子飞出电场运动到M的过程中做匀速直线运动,则 y2=Ltan30° 故A点的纵坐标yA=y1+y2=
(3)电子进入磁场时的速度为 v=
电子在磁场中运动的轨迹如图乙所示,则几何知识得 (2n+1)R=2L(n=0,1,2,…) 电子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得 evB0=m
解得,B0=
电子在磁场中运动的周期为 T′= |