(18分)如图所示,在xOy坐标系第二象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为,圆心O′坐标为(-,),磁场方向垂直xOy平面。在x轴上有坐标(-,0)的P点,两个电子a、b以相同的速率v沿不

◎ 题目

(18分)如图所示,在xOy坐标系第二象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为,圆心O′坐标为(- ,  ),磁场方向垂直xOy平面。在x轴上有坐标(-  ,0)的P点,两个电子a、b以相同的速率v沿不同方向从P点同时射入磁场,电子的入射方向为y轴正方向,b的入射方向与y轴正方向夹角为。电子a经过磁场偏转后从y轴上的 Q(0, )点进入第一象限,在第一象限内紧邻y轴有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为,匀强电场宽为。已知电子质量为、电荷量为,不计重力及电子间的相互作用。求:

(1)磁场的磁感应强度B的大小
(2)b电子在磁场中运动的时间
(3)a、b两个电子经过电场后到达x轴的坐标差Δx

◎ 答案

(1)(2)(3)

◎ 解析


试题分析:(1) 两电子轨迹如图。

A

 

由图可知,a电子作圆周运动的半径R=     (1分)
       (1分)
可得:       (1分)
(2)由几何知识分析可知b电子在磁场中运动转过的圆心角为(1分)
b电子在磁场中运动的时间(1分)
b电子在磁场中运动的周期为(1分)解得(1分)

 

 
(3)在电场中 (1分)

          ( 1分)
      (1分)
代入y= ,即a电子恰好击中x轴上坐标为的位置   (1分)                      
根据几何分析,PO′AO″为菱形,所以PO′与O″A平行.又因为PO′⊥x轴, O″A⊥x轴,所以粒子出场速度vA平行于x轴,即b电子经过磁场偏转后,也恰好沿x轴正方向进入电场,     (1分)
    (1分)
当b沿y方向运动后沿与x轴方向成做匀速直线运动   
(1分)
    (1分)
可得 (1分)
(1分)
解得:  (1分)
用其他方法解过程及结果正确的给满分,结果不准确的要尽量给步骤分。

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