如图所示,一束电子从y轴上的M点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,射入的速度大小为v0,电子的质量为m,电荷量为e.为使电子束通过x轴上N点,可在第一象限的某区域加一个沿
◎ 题目
如图所示,一束电子从y轴上的M点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,射入的速度大小为v0,电子的质量为m,电荷量为e.为使电子束通过x轴上N点,可在第一象限的某区域加一个沿y轴正方向的匀强电场,此电场的电场强度为E.电场区域沿y轴正方向为无限长,沿x轴方向的宽度为s,且已知
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◎ 答案
电子进入电场后沿x轴方向做匀速直线运动,沿y轴方向做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得电子运动的加速度a大小为a=
设该电场的左边界与点N之间的距离为d,电子在电场中的运动时间为t.则可以分为两种情况讨论: (1)若电子在离开电场之前已经到达N点,如图所示,即当d≤s时,电子进入电场后在x轴方向的位移为d,在y轴方向的位移为L,根据运动学规律,有 d=v0t,L=
解得d=
(2)若电子在离开电场之后做一段匀速直线运动到达N点,如图所示,即当s<d≤2时,电子进入电场后在x方向的位移为s,设在y轴方向的位移为h,则 s=v0t,h=
离开电场后电子做匀速直线运动,设离开电场时的速度方向与轴的夹角为θ 即tanθ=
则根据几何关系有tanθ=
由以上两式,解得d=
答:该电场的左边界与点N的距离d= |