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如图所示,竖直放置的正对平行金属板长L,板间距离也为L,两板间有场强为E的匀强电...

如图所示,竖直放置的正对平行金属板长L,板间距离也为L,两板间有场强为E的匀强电场(电场仅限于两板之间),右极板的下端刚好处在一有界匀强磁场的边界(虚线所示)上,该边界与水平成45°夹角,边界线以石有垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为m、电量为e的电子在左侧金属板的中点从静止开始,在电场力作用下加速向右运动,穿过右极板中心小孔后,进入匀强磁场.
求:(1)从电子开始运动到进入匀强磁场所需的时间;
(2)匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件,才能保证电子从磁场出来后,还能穿越平行金属板间的电场区域.

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(1)、电子在电场中由静止释放后要做匀加速直线运动,加速过程的位移是L,然后射出电场,在进入磁场之前做匀速直线运动,位移为,应用牛顿第二定律和运动学公式可以求出在这两个过程上运动的时间. (2)、电子以与磁场边界成45角的方向水平射入磁场,会以与磁场成45角的方向竖直射出磁场,在磁场中运动轨迹是圆周,此题的关键是确定在磁场中运动轨迹的半径范围,由几何知识可知,最小应为在电场中的偏转位移与的和,最大则是紧贴着电场左侧金属板射入,从而确定了半径的范围,结合半径公式,即可求磁感应强度大小的范围. 【解析】 (1)电子在电场中做匀加速运动,设离开电场时速度为v,所用时间为t1,根据牛顿第二定律及运动学公式得: v=at1 电子从离开电场到进入磁场做匀速直线运动,所用时间为t2,则: 设从电子开始运动到进入云强磁场所需的时间为t,则: (2)电子在磁场中做圆周运动,经3/4周从磁场射出时,速度应沿竖直方向,在电场中做类平抛运动.设电子穿越电场所需时间为t3,偏转距离为x,则 L=vt3 为保证电子从磁场射出后能进入电场并能从电场中射出,电子在磁场中运动的半径R应满足: 由   得   由以上公式可得: 答::(1)从电子开始运动到进入匀强磁场所需的时间为.       (2)匀强磁场的磁感应强度B应满足,才能保证电子从磁场出来后,还能穿越平行金属板间的电场区域.
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考点分析:
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C.电压表V2(0~2V,内阻RV2 约为3500Ω)
D.电流表A(0~3A,内阻0.1Ω)
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(1)请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤:
a.闭合电键______,记下V1的读数U1
b.闭合电键______,断开电键______.记下V1的读数U1′和V2的读数U2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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