Question

如圖所示，在xOy平面內(nèi)的第III象限中有沿-y方向的勻強電場，場強大小為E．只第I和第II象限有勻強磁場，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向里，有一質(zhì)量為m，電荷量為e的電子，從y軸的P點以初速度v垂直于電場方向進(jìn)入電場，P點坐標(biāo)為，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，與x軸負(fù)半軸成一定角度進(jìn)入磁場，設(shè)磁感應(yīng)強度B的大小為．求：
（1）電子經(jīng)過x軸負(fù)半軸的坐標(biāo)和此時速度方向與-x軸方向的夾角；
（2）電子再次經(jīng)過y軸負(fù)半軸的坐標(biāo)．

Answer 1

【答案】分析：電子進(jìn)入第三象限，在電場力作用上做類平拋運動，根據(jù)處理平拋的方法，把運動分解成Y軸方向的初速度為0的勻加速直線運動和-x軸方向的勻速直線運動，求電子在射出電場時的位移和速度；電子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運動，根據(jù)圓周運動知識可以求出電子進(jìn)入第四象限時的速度和方向，電子在第四象限中做勻速直線運動，根據(jù)運動知識可以求出電子再次經(jīng)過y軸負(fù)半軸的坐標(biāo)．
解答：解：（1）電子在電場做類平拋運動，加速度為
令，則時間為
電子經(jīng)過x軸負(fù)半軸的坐標(biāo)
由
故速度方向與-x軸方向成45°
（2）電子進(jìn)入磁場速度應(yīng)為，進(jìn)入磁場方向與x軸負(fù)方向成45°
進(jìn)入磁場所作圓周運動半徑

如圖，由幾何關(guān)系可知三角形OAB為等邊直角三角形，令軌跡與x軸兩交點間距離為AB，已知半徑R=
由等邊直角三角形可知
由（1）問中知|OA|=2y
∴
如圖，由對稱性要知：電子接著從B點射出磁場時，速度方向與x軸負(fù)方向成45°角，電子做勻速直線運動
當(dāng)電子經(jīng)過y軸的負(fù)半軸時，可知|OB|=|OP|即P點坐標(biāo)為（0，y）即坐標(biāo)為（0，）．
故再次經(jīng)過y軸的坐標(biāo)為，即與P點重合．
答：（1）電子經(jīng)過x軸負(fù)半軸的坐標(biāo)為（，0）和此時速度方向與-x軸方向的夾角為45°；
（2）電子再次經(jīng)過y軸負(fù)半軸的坐標(biāo)（0，）．
點評：熟悉類平拋運動的處理方式，把平拋運動分解成相互垂直方向的勻速直線運動和初速度為0的勻加速直線運動，通過分運動的處理得到合運動的性質(zhì)．主要考查類平拋運動和在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動的性質(zhì)．