问题
计算题
如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一个质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度方向与轴正方向的夹角为60°。不计电子重力。求:
(1)电子在磁场中运动的半径R及时间t;
(2)磁场区域的圆心坐标;
(3)若在电子到达b点时撤掉磁场的同时在第四象限加入一大小,方向与x轴正方向成30°的匀强电场,如图所示,则电子离开电场通过y轴的坐标。
答案
解:(1)电子的轨迹半径为R,由几何知识,Rsin30°=R-L,得R=2L ①
电子在磁场中运动时间 ②
而 ③
得 ④
(2)设磁场区域的圆心坐标为(x,y)
其中 ⑤, ⑥
所以磁场圆心坐标为(,) ⑦
(3)电子进入电场做类平抛运动从y轴上的c点射出,如图所示
⑧
其中 ⑨, ⑩
由①⑧⑨⑩联立得
而
故坐标为(0,)