(2014?安徽模拟)如图所示,在坐标系xOy第二象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为l0,圆心坐标为(-l0,l
(2014?安徽模拟)如图所示,在坐标系xOy第二象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为l0,圆心坐标为(-l0,l0),磁场方向垂直xOy平面向里.在坐标(-l0,0)处有...
(2014?安徽模拟)如图所示,在坐标系xOy第二象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为l0,圆心坐标为(-l0,l0),磁场方向垂直xOy平面向里.在坐标(-l0,0)处有两个电子a、b以相等大小的速度v沿不同方向从P点同时射入磁场区,其中电子a射入方向为+y方向,在P点b的速度与a的速度方向成夹角θ=π3,a电子经过磁场偏转后从y轴上的Q(0,l0)点进入第一象限.在第一象限内有电场强度大小为E、沿y轴正方向的匀强磁场.已知电子质量为m、电荷量为e,不计重力,求:(1)磁场的磁感应强度B的大小;(2)a、b两个电子经过电场后到达x轴的坐标差;(3)a、b两个电子从P点运动到x轴的时间差△t.
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(1)两电子轨迹如图.
由图可知,a电子作圆周运动的半径R=l0
电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
则:evB=m
解得:B=
②电子进入电场后做类平抛运动
对a电子:竖直方向上:ya=l0=
at12 ①
a=
②
水平方向上:xa=vt1 ③
①②③联立得:xa=v
④
由于a、b的速度大小相等,则它们在磁场中做圆周运动的半径相等,根据几何分析,PO?AO″为菱形,所以PO?与O″A平行.又因为PO?⊥x轴,O″A⊥x轴,所以粒子出场速度vA平行于x轴,即b电子经过磁场偏转后,也恰好沿x轴正方向进入电场,
对b电子:由几何关系得:yb=l0+l0sin
=l0+
l0 ⑤
又yb=
at22 xb=vt2 ⑥
⑤⑥联立得:xb=v
所以:△x=xb?xa=(
?
)v
(3)a电子的运动时间为:ta=
+t1=
+
b电子的运动时间为:tb=
T+
+t2=
+
+
所以时间差为:△t=tb?ta=(
?
)
由图可知,a电子作圆周运动的半径R=l0
电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
则:evB=m
v2 |
R |
解得:B=
mv |
eR |
②电子进入电场后做类平抛运动
对a电子:竖直方向上:ya=l0=
1 |
2 |
a=
eE |
m |
水平方向上:xa=vt1 ③
①②③联立得:xa=v
|
由于a、b的速度大小相等,则它们在磁场中做圆周运动的半径相等,根据几何分析,PO?AO″为菱形,所以PO?与O″A平行.又因为PO?⊥x轴,O″A⊥x轴,所以粒子出场速度vA平行于x轴,即b电子经过磁场偏转后,也恰好沿x轴正方向进入电场,
对b电子:由几何关系得:yb=l0+l0sin
π |
3 |
| ||
2 |
又yb=
1 |
2 |
⑤⑥联立得:xb=v
|
所以:△x=xb?xa=(
2+
|
2 |
|
(3)a电子的运动时间为:ta=
T |
4 |
πm |
2Be |
|
b电子的运动时间为:tb=
5 |
12 |
l0 |
2v |
5πm |
6Be |
l0 |
2v |
|
所以时间差为:△t=tb?ta=(
2+
|
2 |
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