解得
,即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置。
反思:带电粒子在电场中运动的分析方法,与力学中的这类问题的处理方法相同,只是在受力分析时多了一个电场力,若为匀强电场,既可用牛顿第二定律结合运动学公式求解,又可用动能定理求解,若为非匀强电场,因带电粒子受到的电场力是变力,加速度是变量,只能用能量观点解答。
例题9:地磁场可以有效抵御宇宙射线的侵入,保护地球.赤道剖面外地磁场可简化为包围地球厚度为d的匀强磁场,方向垂直该剖面,如图7-12所示.只要速度方向在该剖面内的射线粒子不能到达地面,则其它粒子不可能到达地面.宇宙射线中对地球危害最大的带电粒子主要是β粒子,设β粒子的质量为m,电荷量为e,最大速度为v,地球半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B,不计大气对β粒子运动的影响.要使在赤道平面内从任意方向射来的β粒子均不能到达地面,则磁场厚度d应满足什么条件?
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解得 xy=
,即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置。
(3)设电子从(x,y)点释放,在电场I中加速到v2,进入电场II后做类平抛运动,在高度为y′处离开电场II时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D点,则有
解得 y=
,所以原假设成立,即电子离开ABCD区域的位置坐标为(-
)
(2)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,有
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解析:(1)设电子的质量为m,电量为e,电子在电场I中做匀加速直线运动,出区域I时的为v0,此后电场II做类平抛运动,假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,有
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