问题 问答题

如图所示,在xOy平面内的第III象限中有沿-y方向的匀强电场,场强大小为E.只第I和第II象限有匀强磁场,磁场方向垂直于坐标平面向里,有一质量为m,电荷量为e的电子,从y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场,P点坐标为(0,-

m
v20
2Ee
),经电场偏转后,与x轴负半轴成一定角度进入磁场,设磁感应强度B的大小为
4E
3v0
.求:

(1)电子经过x轴负半轴的坐标和此时速度方向与-x轴方向的夹角;

(2)电子再次经过y轴负半轴的坐标.

答案

(1)电子在电场做类平抛运动,加速度为a=

Ee
m

y0=

m
v20
2Ee
,则时间为t=
2y0
a

电子经过x轴负半轴的坐标x=-v0t=-v0

2y0
a
=-2y0=-
m
v20
Ee

tanθ=

vy
vx
=
at
v0
=1,得θ=45°

故速度方向与-x轴方向成45°

(2)电子进入磁场速度应为

2
v0,进入磁场方向与x轴负方向成45°

进入磁场所作圆周运动半径R=

2
mv0
4Ee
3v0
=
3
2
m
v20
4Ee
=
3
2
m
v20
4Ee
=
3
2
2
y0

如图,由几何关系可知三角形OAB为等边直角三角形,令轨迹与x轴两交点间距离为AB,已知半径R=

3
2
2
y0

由等边直角三角形可知

.
AB
=
2
R=3y0

由(1)问中知|OA|=2y0

.
OB
=
.
AB
-
.
OA
=3y0-2y0=y0

如图,由对称性要知:电子接着从B点射出磁场时,速度方向与x轴负方向成45°角,电子做匀速直线运动

当电子经过y轴的负半轴时,可知|OB|=|OP|即P点坐标为(0,y0)即坐标为(0,-

m
v20
2Ee
).

故再次经过y轴的坐标为-

m
v20
2Ee
,即与P点重合.

答:(1)电子经过x轴负半轴的坐标为(-

m
v20
eE
,0)和此时速度方向与-x轴方向的夹角为45°;

(2)电子再次经过y轴负半轴的坐标(0,-

m
v20
2Ee
).

单项选择题 A1型题
单项选择题