解题思路:(1)电子第三象限做类平抛运动,OP为竖直方向匀加速直线运动的位移;
(2)电子从P点出发到第一次回到P点所用的时间为四个象限中四阶段的运动时间之和.
(1)电子从y轴的P点以垂直于y轴的初速度v0进入第Ⅲ象限后,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,
有:
vy=v0tan45°=v0
又vy=at3=[eE/m]t3
解得:t3=
mv0
eE
PO=h=[1/2]at32=
mv02
2eE
(2)在一个周期内,设在第Ⅲ象限运动时间为t3,在第Ⅱ象限运动的时间为t2,在第Ⅰ象限运动的时间为t1,在第Ⅳ象限运动的时间为t4,
在第Ⅲ象限由:vy=at3=[eE/m]t3
解得:t3=
mv0
eE
在第Ⅱ象限电子做圆周运动,周期:T=[2πm/eB]
在第Ⅱ象限运动的时间:t2=[T/2]=[πm/eB]
由几何关系知,电子在第Ⅰ象限的运动与第Ⅲ象限的运动对称,沿x轴方向做匀减速运动,沿y方向做匀速运动,到达x轴时垂直进入第四象限的磁场中,速度变为v0.
在第Ⅰ象限运动的时间为:t1=t3=
mv0
eE
电子在第四象限做四分之一圆周运动,运动周期与第Ⅲ象限周期相同,即:T=[2πm/qB]
在第四象限运动时间:t4=[T/4]=[πm/2eB]
电子从P点出发到第一次回到P点所用时间为:
t=t1+t2+t3+t4=
2mv0
eE+[3πm/2eB].
答:(1)P点距原点O的距离为
mv02
2eE;
(2)电子从P点出发到第一次回到P点所用的时间为
2mv0
eE+[3πm/2eB].
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 掌握平抛运动的处理方法并能运用到类平抛运动中,粒子在磁场中做匀速圆周运动,能正确的确定圆心和半径,并会根据周期公式求运动时间.