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(1)由题意可知电子在磁场中的轨迹半径为r=a,
由牛顿第二定律得:ev0B=m
v20
r,
电子的比荷:[e/m]=
v0
Ba;
(2)电子能进入电场中,且离O点上方最远,电子在磁场中运动圆轨迹恰好与边MN相切,电子运动轨迹的圆心为O′点,如图所示.
则:O′M=2a,OO′=OM-0′M=a,
即粒子从D点离开磁场进入电场时,离O点上方最远距离为:
OD=ym=2a,
所以电子束从y轴射入电场的范围为0≤y≤2a;
(3)假设电子没有射出电场就打到荧光屏上,
有 3a=v0t,y=[1/2]•[eE/m]•t2,
解得:y=[9/2]a>2a,所以,电子应射出电场后打到荧光屏上.
电子在电场中做类平抛运动,设电子在电场的运动时间为t,竖直方向位移为y,水平位移为x,
水平:x=v0t,竖直:y=[1/2]•[eE/m]•t2,
代入数据解得:x=
2ay;
设电子最终打在光屏的最远点距Q点为H,电子射出电场时的夹角为θ有:
tanθ=
vy
vx=
eE
m×
x
v0
v0=
2y
a,
H=(3a-x)tanθ=(3
a-
2y)
2y,
当3
a-
2y=
2y时,即y=[9/8]a时,H有最大值,
由于[9/8]a<2a,所以Hmax=[9/4]a;
答:(1)电子的比荷为
v0
Ba;
(2)电子束从+y轴上射入电场的纵坐标范围是0≤y≤2a;
(3)从磁场中垂直于y轴射入电场的电子打到荧光屏上距Q点的最远距离为[9/4]a.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题属于带电粒子在组合场中的运动,粒子在磁场中做匀速圆周运动,要求能正确的画出运动轨迹,并根据几何关系确定某些物理量之间的关系;
粒子在电场中的偏转经常用化曲为直的方法,求极值的问题一定要先找出临界的轨迹,注重数学方法在物理中的应用.
1年前
你能帮帮他们吗