如图在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长为L的正方形(设电子的电量为q,质量为m,不计电子的重力).
(1)在该区域AB边的B处由静止释放电子,求电子经过多长时间达到匀强电场II区域的右边界和电子最终离开CD边界的位置坐标.
(2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置.(提示:设释放点的位置为(x.y)坐标点,最后写出含有xy的函数表达式)

(1)电子的质量为m,电量为q,在电场I中做匀加速直线运动,出区域I时的速度为v0,时间为t1,
然后匀速直线运动到达电场II所用时间t2,此后进入电场II做类平抛运动,
由动能定理得:qEL=
m1 2 v 20
由运动学公式,t1=v0 a
由牛顿第二定律,a=qE m
解得:t1=2mL qE
匀速运动时间,t2=
=L v0 mL 2qE
则所需的时间,tB=t1+t2=3 2 2mL qE
假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,则整个运动过程中
对电子先后运用及匀变速位移公式有:(L-y)=
at2=1 2 1 2
(qE m
)2L v0
则:侧位移y=
at2=1 2 1 2
(qE m
)2 L v0
纵坐标为L-y=
L3 4
解得 y=
L,3 4
所以原假设成立,
即电子离开ABCD区域的位置坐标为(-2L,
L)3 4
(2)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,
然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,
同理,有:qEx=
m1 2
,v 21
y=
at2=1 2 1 2
(qE m
)2 L v1
解得:xy=
,L2 4
即在电场I区域内满足此方程的点即为所求位置.
答:(1)在该区域AB边的B处由静止释放电子,求电子经过3 2
时间达到匀强电场II区域的右边界和电子最终离开CD边界的位置坐标(-2L,2mL qE
L).3 4
(2)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,则所有释放点的位置满足:xy=
.L2 4