补充:23题第三问V'=根号下7/3v是怎么得出的?
第一问:
电子运动时间和电子在磁场中画过的圆弧的圆心角有关,t=alpha*m/eB。所画圆弧的半径仅仅与初速度有关R=2πm/eB。根据几何关系,由于电子从-30°方向射进磁场,所以电子要么从PM边射出,要么从OP边射出。当且仅当电子从OP边穿过的时候,所画的圆弧的圆心角要大(回旋角)肯定超过从PM射出时的圆心角,容易得到从OP边射出的速度上限。v≤eBL/3m。在这个范围内,v越小,运动时间越大。
第二问:容易知道,电子进入电场的角度为-y轴30°方向。所以电场力方向和初速度方向是垂直的,那么显然可以认为进行了一个平抛运动。如图所示,平抛的抛点和落点连线为mn,长度为l
/3=r。在电场力即相当于重力作用。平抛的竖直位移为L/6=r/2。水平位移为(根号3*L/6)。非常容易计算得到电场强度。
第三问:进入磁场后,由于之前的电场力使得电子加速,速度分解为水平和竖直两个分速度。只有竖直方向获得了加速。也就是2sqrt(3)/3*V,这里V就是第一问中得到的最大速度,v=eBL/3m.这个速度是怎么来的?非常简单,平抛运动中竖直方向速度v'=at。加速度a和t都可以从第二问中得到。相乘即可。注意把eBL/3m=V代入换算。V'=根号下7/3就是下面图中的v'。用竖直方向速度和水平方向速度矢量合成即得到。