题目内容

如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为r的圆形匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,在y= r的虚线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度为E,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,且质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电荷量为q,质量为m,不计重力、粒子间的相互作用力及阻力。求:

(1)质子射入磁场时速度的大小;
(2)沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间;
(3)与x轴正方向成30o角(如图中所示)射入的质子,到达y轴的位置坐标。
(1)(2)(3)(0,

试题分析:(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有 (2分) 得  (1分)
(2)质子沿x轴正向射入磁场后经圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场,在磁场中运动周期          在磁场中运动的时间     (2分)
进入电场后做类平抛运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有
 (1分)  所求时间为  (1分)
(3)质子在磁场中转过120o角后从P点垂直于电场线进入电场,如图所示。

P点距y轴的距离(2分)其中(2分)
得质子到达y轴所需时间为 (1分)
在y方向质子做匀速直线运动,因此有
   (1分)质子到达y轴的位置坐标为(0,)(1分)
点评:处理方法不同:电场中粒子做类平抛运动,运用运动的合成与分解.在磁场中做匀速圆周运动,画轨迹,用牛顿定律和圆周运动知识处理.
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