问题 问答题

如图所示,一束电子(电量为e)以速度v0垂直射入磁感应强度为B,宽为d的匀强磁场中,电子穿出磁场的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为30°,(电子重力忽略不计)

求:

(1)电子的质量是多少?

(2)穿过磁场的时间是多少?

(3)若改变初速度大小,使电子刚好不能从A边射出,则此时速度v是多少?

答案

(1)电子在磁场中运动,只受洛伦兹力作用,故其轨迹是圆弧的一部分,又因为F⊥v,故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上,设圆心为O点.如图所示.

由几何知识可知,圆心角θ=30°,OC为半径r,则得

r=

d
sin30°
=2d

又由r=

mv
eB

得m=

2dBe
v0

(2)电子穿过磁场的时间是t=

30°
360°
T=
1
12
T

由于T=

2πm
eB
,故t=
2πm
12Be
=
πd
3v0

(3)电子刚好不能从A边射出时,轨迹恰好与磁场右边界相切,由几何知识得R=2d,

由R=

mv
eB
=2d

得v=

1
2
v0

答:

(1)电子的质量是

2dBe
v0

(2)穿过磁场的时间是

πd
3v0

(3)若改变初速度大小,使电子刚好不能从A边射出,则此时速度v是

1
2
v0

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