问题 计算题

(8分)如图所示,相距为d的虚线AB、CD之间存在着水平向左的、场强为E的匀强电场,M、N是平行于电场线的一条直线上的两点,紧靠CD边界的右侧有一O点,与N点相距为l,在O点固定一电荷量为(k为静电力常量)的正点电荷,点电荷产生的电场只存在于CD边界的右侧。今在M点释放一个质量为m、电量为-e的电子(重力不计)。求:

(1)电子经过N点时的速度大小。

(2)判断电子在CD右侧做什么运动,并求出电子从M点释放后经过N点的时间。

答案

(1) (2)

 

题目分析:(1)设电子经过N点时的速度为v,根据动能定理,有

     2分

解得       1分

(2)设电子经N点进入点电荷电场后,由计算可知库仑力恰好提供向心力,所以电子在点电荷的电场中做半径为l的匀速圆周运动,再次进入匀强电场减速后沿原路返回,以后做周期性运动,如图所示    1分

电子第一次经过N点时的时间为t1    1分

电子在点电荷的电场中做圆周运动的周期T:    1分

电子第二次经过N点的时间t2     1分

电子第三次经过N点的时间t3    1分

电子第四次经过N点的时间t4   分

所以电子经过N点的时间为:

   分

    1分

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