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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.在第I...

manfen5.com 满分网如图所示,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.在第I和第II象限有匀强磁场,方向垂直于坐标平面向里.有一个质量为m,电荷量为e的电子,从y轴的P点以初速度v垂直于电场方向进入电场(不计电子所受重力),经电场偏转后,沿着与x轴负方向成45°角进入磁场,并能返回到原出发点P.
(1)并画出电子运动轨迹的示意图;
(2)求P点距坐标原点的距离
(3)电子从P点出发经多长时间再次返回P点.
(1)分析电子的运动情况:电子在电场中,受到竖直向上的电场力而做类平抛运动(或匀变速曲线运动);进入磁场做匀速圆周运动;离开磁场后到P点做匀速直线运动. 画出轨迹. (2)电子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动.在M点电子的速度与x轴成45°角,则知电子经过M点的速度为v=v.vy=v.根据运动学求出; (3)分三段过程研究时间:电场中、磁场中和离开磁场后做匀速直线运动的时间.磁场中根据轨迹的圆心角α,由t=T求时间.由几何知识得到匀速直线运动的距离,即可求出匀速运动的时间.再根据几何知识求出磁场中运动的半径,求出T,即可求得总时间. 【解析】 (1)如右图所示,电子进入电场,从P点到M点做类平抛运动,进入磁场后做匀速圆周运动,离开磁场后从N点到P点做匀速直线运动,画出轨迹如图所示. (2)电子在电场中运动过程,有vy=v=t 解得,t= 则得  == (3)电子在电场中运动时间为t1=t= 电子在磁场中运动时间为t2=T=•= 电子从N点到P点的距离为:= 电子在磁场中运动的速率为v= 则电子从N点到P点的时间为t3== 故总时间为t总=t1+t2+t3=+ 又由图知,OM=vt1=,ON== 而MN=OM+ON=R, 联立上两式得,电子在磁场中运动的轨迹半径R= 又evB=m 解得,B= 所以t总=+=(4+3π) 答: (1)画出电子运动轨迹的示意图如图所示; (2)P点距坐标原点的距离为. (3)电子从P点出发经(4+3π)的时间再次返回P点.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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