如图,一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向θ=60°,求:(1)穿越磁场的轨道半径;(2)电子的质量;(3)

◎ 题目

如图,一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向θ=60°,求:
(1)穿越磁场的轨道半径;
(2)电子的质量;
(3)穿越磁场的时间;
(4)欲使电子从右边界射出,其速度v必须满足什么条件?

◎ 答案

(1)粒子的运动轨迹图如图所示,根据几何关系有:r=
d
sin60°
=
2

3
3
d;
(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:evB=m
v2
r

解得:m=
2

3
Bde
3v

(3)电子做圆周运动的周期:T=
2πr
v
=
4

3
πd
3v

所以电子穿越磁场的时间:t=
θ
360°
T=
60°
360°
×
4

3
πd
3v
=
2

3
πd
9v

(4)当电子与磁场右侧边界相切时,电子恰好不从磁场穿出,
此时电子轨道半径r=d,由牛顿第二定律得:evminB=m
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