如图1,初速度为零的电子流在平行金属板M、N间被加速,平行金属板M、N间的所加电压按照图2规律变化,且加速电场离y轴距离足够远.电子开始沿x轴运动没有磁场,到达坐标原点才

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图1,初速度为零的电子流在平行金属板M、N间被加速,平行金属板M、N间的所加电压按照图2规律变化,且加速电场离y轴距离足够远.电子开始沿x轴运动没有磁场,到达坐标原点才有磁场,电子进入该磁场后均发生270°偏转后沿y轴负方向射出打到x轴下方水平放置的荧光屏上,已知电子的质量为m,电量为e,磁场的磁感强度大小为B,电子在金属板M、N间加速时间极短,可认为粒子在M、N间运动过程电压不变,不计电子之间的相互作用及电子的重力.求:
(1)在t=0时进入电场的电子在磁场中圆周运动的半径大小;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)粒子打到荧光屏上的区域范围.

◎ 答案

(1)t=0时刻进入电场的粒子被加速,由动能定理有eU0=
1
2
m
v21

进入磁场后,洛伦兹力提供向心力,则有ev1B=m
v21
R1

联立解得R1=
1
B

2mU0
e

(2)粒子在磁场中圆周运动的周期为:Bev=m
v2
R

粒子运动的周期为:T=
2πR
v

粒子在磁场中运动的时间为:t=
3
4
T

可得:t=
3πm
2Be

(3)设在t=t1时刻进入电场的电子被加速后以速度v2进入磁场,同样发生2700偏转后向下射出打在荧光屏上.在电场中粒子被加速有3eU0=
1
2
m
v22

进入磁场后,洛伦兹力提供向心力,则有ev2B=m
v22
R2

联立解得R2=
1
B

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