如图所示,矩形匀强磁场区域的长为L,宽为L2.磁感应强度为B,质量为m,电量为e的电子沿着矩形磁场的上方
如图所示,矩形匀强磁场区域的长为L,宽为L2.磁感应强度为B,质量为m,电量为e的电子沿着矩形磁场的上方边界射入磁场,欲使该电子由下方边界穿出磁场,求:(1)电子速率v的...
如图所示,矩形匀强磁场区域的长为L,宽为L2.磁感应强度为B,质量为m,电量为e的电子沿着矩形磁场的上方边界射入磁场,欲使该电子由下方边界穿出磁场,求:(1)电子速率v的取值范围?(2)电子在磁场中运动时间t的变化范围.
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(1)由几何知识可知,电子要从下方边界穿出磁场,电子的最小轨道半径:r1=
,最大轨道半径为:r2,
L2+(r2-
)2=r22,
解得:r2=
L,
电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:evB=m
,
解得:v=
,
v1=
,v2=
,则电子的速率范围是:
<v≤
;
(2)电子在磁场中转过的圆心角:θ1=180°,
sinθ2=
=
=0.8,则:θ2=53°,
电子在磁场中的运动时间:t=
T=
×
=
,
t1=
,t2=
,电子的运动时间范围:
≤t≤
;
答:(1)电子速率v的取值范围是
<v≤
;
(2)电子在磁场中运动时间t的变化范围是
≤t≤
.
L |
4 |
L2+(r2-
L |
2 |
解得:r2=
5 |
4 |
电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:evB=m
v2 |
r |
解得:v=
eBr |
m |
v1=
eBL |
4m |
5eBL |
4m |
eBL |
4m |
5eBL |
4m |
(2)电子在磁场中转过的圆心角:θ1=180°,
sinθ2=
L |
r2 |
L | ||
|
电子在磁场中的运动时间:t=
θ |
360° |
θ |
360° |
2πm |
eB |
θπm |
180°eB |
t1=
πm |
eB |
53πm |
180eB |
53πm |
180eB |
πm |
eB |
答:(1)电子速率v的取值范围是
eBL |
4m |
5eBL |
4m |
(2)电子在磁场中运动时间t的变化范围是
53πm |
180eB |
πm |
eB |
上海致圭
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