问题
计算题
如图所示,相互平行的竖直分界面MN、PQ,相距L,将空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区.Ⅰ、Ⅲ区有水平方向的匀强磁场,Ⅰ区的磁感应强度未知,Ⅲ区的磁感应强度为B;Ⅱ区有竖直方向的匀强电场(图中未画出).一个质量为m、电荷量为e的电子,自MN上的O点以初速度v0水平射入Ⅱ区,此时Ⅱ区的电场方向竖直向下,以后每当电子刚从Ⅲ区进入Ⅱ区或从Ⅰ区进入Ⅱ区时,电场突然反向,场强大小不变,这个电子总是经过O点且水平进入Ⅱ区.(不计电子重力)
小题1:画出电子运动的轨迹图;
小题2:求电子经过界面PQ上两点间的距离;
小题3:若Ⅱ区的电场强度大小恒为E,求Ⅰ区的磁感应强度.
答案
小题1:电子运动的轨迹如图所示
小题2:
小题3:(或
)
(1)电子运动的轨迹如图所示.
(2)电子在Ⅱ区Oa段做类平抛运动,
在a点的速度v1与PQ成θ角,v1sinθ=v0 ①
电子在Ⅲ区ab段做匀速圆周运动
ev1B= ②
由几何知识=2R1sinθ ③
解得=
④
(3)电子在Ⅱ区Oa段运动的竖直位移
y1=at2=
·(
)2=
⑤
电子在bc段做类斜上抛运动,加速度与Oa段等值反向,由运动的对称性得
电子运动的竖直位移y2=y1= ⑥
电子在c处的速度vc=v0,方向水平向左 ⑦
所以,电子在Ⅰ区CO段做匀速圆周运动的半径R′=(y1+y2+
)⑧
又ev0B′=⑨
解得B′=(或
)