由二个边长为L的正三角形组成的菱形区域内存在匀强电场,电场方向平行于AB、由B指向A.现有一电子垂直于AB边从A点射入电场,射入的速度为v0,电子恰从C点射出.已知电子质量为m,电荷量为-q.
(1)求电场强度的大小;
(2)若电子射入电场,经过时间t1=,电场不改变大小突然反向,求电子最终射出电场的位置;
(3)求上述第(2)问中,电子从电场射出的动能;
(4)如果从A点以v0垂直于AB边射入的电子射入电场一定时间后,再通过改变电场,使电子能从D点射出,或者使电子能从CD边界中点射出,请选择一种定性说明电场如何改变.
(1)电子垂直于AB边从A点射入电场,从C点射出,
垂直AB方向:L=v0t
沿AB方向:=•t2
解得:E=
(2)电子在电场运动的时间:t=,而:t1=,
则:t1=t
电子垂直AB方向做匀速运动,沿AB方向:在t1时间内加速,t1后先减速再反向加速,
在t时间内沿AB方向位移为,在t1=t时间内沿AB方向位移为,t1后用时减速位移为,再用时反向加速位移为,则电子从CD边射出电场位置与D点的距离为L.
(3)电子从电场射出的动能Ek,由动能定理得:
qE=Ek-m,
由(1)问中的场强代入得到:Ek=m
(4)从A点以v0垂直于AB边射入的电子,经过一定时间,电场突然反向并增大电场的大小,可以使电子从D点射出,在t1=时刻,加一个周期为T=2t1=的交变电场,电子从CD边界中点射出.
答:(1)电场强度的大小为;
(2)电子从CD边射出电场位置与D点的距离为L;
(3)上述第(2)问中,电子从电场射出的动能为m;
(4)从A点以v0垂直于AB边射入的电子,经过一定时间,电场突然反向并增大电场的大小,可以使电子从D点射出,在t1=时刻,加一个周期为T=2t1=的交变电场,电子从CD边界中点射出.