【题目】在如图所示的x-O-y坐标系中,y>0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场,y<0的区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。一电子(质量为m、电量为-e)从y轴上的P(0,d)点以沿x轴正方向的初速度v0射出,第一次穿越x轴时,恰好能通过x轴上的D(2d,0)点,第二次穿越x轴后可再次运动到P点,不计重力的影响。求:
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(1)请用铅笔、直尺和圆规画出电子的运动轨迹;
(2)电场强度E的大小和感应强度B的大小;
(3)若将电子的速度增大为
,则电子从磁场穿越x轴到电场时的时刻。
【答案】(1)略;(2)E=
,B=![]()
(3)位置: ![]()
时间:
(k=1,2,3…)
【解析】(1)电子的部分运动轨迹如下图:
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(2)电子在电场中做类平抛运动
设电子从P到D的时间为t1,
,
, ![]()
求出
;
设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则
,解得θ=45°
求出![]()
电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力![]()
由图可知
,求出
。
(3)若将电子的速度增大为
,则
,解得
,则电子在磁场中做匀速圆周运动转过的圆心角为300°,运动的时间:
, ![]()
电子从磁场穿越x轴到电场时的时间:
(k=1,2,3
)