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如图所示,现有一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上的P(0,a)点以初速度v平行...

如图所示,现有一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上的P(0,a)点以初速度v平行于x轴射出,为了使电子能够经过x轴上的Q(b,0)点,可在y轴右侧加一垂直于x0y平面向里、宽度为L的匀强磁场,磁感应强度大小为B,该磁场左、右边界与y轴平行,上、下足够宽(图中未画出).已知manfen5.com 满分网<a<manfen5.com 满分网,L<b.试求磁场的左边界距y轴的可能距离.(结果可用反三角函数表示)

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先根据洛伦兹力提供向心力求解出轨道半径表达式;当r>L时,画出运动轨迹,根据几何关系列式求解;当r≤L时,再次画出轨迹,并根据几何关系列式求解. 【解析】 设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,则eBv=m…① 解得r=…② (1)当r>L时,磁场区域及电子运动轨迹如下图所示,由几何关系有sinθ=…③ 则磁场左边界距坐标原点的距离为 x1=b-L-a-r(1-cosθ)]cotθ…④ x1=b-L-a-(1-cosθ)]cotθ(其中θ=arcsin)…⑤ (2)当r≤L时,磁场区域及电子运动轨迹如下图所示,由几何关系得磁场左边界距坐标原点的距离为 x2=b-…⑥ 解得x2=b-. 答:磁场的左边界距y轴的可能距离为b-L-a-(1-cosθ)]cotθ(其中θ=arcsin);也可能为b-.
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考点分析:
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(1)若α=45°,请作出光路图并标明相应角度.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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