(2014?大连模拟)如图所示,矩形区域abcdef分成两个矩形区域,左侧区域充满匀强电场,电场强度为E,方向
如图所示,矩形区域abcdef分成两个矩形区域,左侧区域充满匀强电场,电场强度为E,方向竖直向上,右侧区域充满匀强磁场,方向垂直纸面向外,be为其分界线.af=L,ab=0.75L,磁场区域的宽度未知.一质量为m、电荷量为e的电子(重力不计)从a点沿ab方向射入电场,从be边的中点g进入磁场.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8),求: (1)电子射入电场的初速度大小; (2)若电子能从d点沿ed方向飞出磁场,则磁场区域的宽度ed为多少? (3)若磁场区域的宽为L,要求电子只能从bc边射出磁场,则磁感应强度应该满足什么条件?
解答:
(1)电子在电场中做类平抛运动
L/2=1/2at^2 0.75L=v0t 由牛顿第二定律:eE=ma 解得:v0=3/4 √(eEL/m);(2)电子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示,图中o为圆心,粒子进入磁场时,其速度方向反向延长过ab中点,则速度方向与be边夹角tanθ=(1/2ab) / (1/2 be)=0.75,θ=37° 设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,则r=rsin37°+1/2Lr=4/5L所以磁场区域宽度ed=rcos37°=L; (3)粒子进入磁场时的速度为:v=v0 /sin37°=5/4√(eEL/m)
画出两条临界轨迹,电子刚好不从cd边射出的半径为r1,则r1+r1cos37°=Lr1=5/9L 电子刚好不从bc边射出时半径为r2,则
L/2=r2+r2 sin37°r2=5/16L
由evB=mv^2 /r 可得对应的磁感应强度:B1=9/4√(Em/eL); B2 = 4√(Em/eL)
粒子在水平方向上做匀速直线运动,a、b两粒子的水平位移之比为1:2,根据x=v0t,知时间比为1:2.粒子在竖直方向上做匀加速直线运动,根据y=12at2知,y之比为2:1,则a、b的加速度之比为8:1.根据牛顿第二定律知,加速度a=qEm,加速度之比等于电荷量与质量之比,则两电荷的比荷之比为8:1.故D正确,A、B、C错误.故选D.
(1)电子在电场中做类平抛运动L |
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0.75L=v0t
由牛顿第二定律:
eE=ma
解得:v0=
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