题目内容
5.(1)求质子从O点射入磁场时速度的大小:
(2)若质子沿x轴正方向射入磁场,求质子从O点进入磁场到第二次离开磁场经历的时间.
分析 (1)质子在磁场中运动靠洛伦兹力提供向心力,通过轨道半径,根据牛顿第二定律求出质子射入磁场的速度.
(2)质子沿x轴正向射入磁场后,在磁场中运动了$\frac{1}{4}$个圆周后,以速度v逆着电场方向进入电场,原路径返回后,再射入磁场,在磁场中运动了$\frac{1}{4}$个圆周后离开磁场.求出粒子在磁场中运动的周期,从而求出粒子磁场中运动的时间,根据牛顿第二定律结合运动学公式求出粒子在电场中运动的时间,从而得出最终的总时间.
解答 解:(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有:$qvB=m\frac{{v}^{2}}{r}$
得:$v=\frac{qBr}{m}$.
(2)质子沿x轴正向射入磁场后,在磁场中运动了$\frac{1}{4}$个圆周后,以速度v逆着电场方向进入电场,原路径返回后,再射入磁场,在磁场中运动了$\frac{1}{4}$个圆周后离开磁场.
在磁场中运动的周期:$T=\frac{2πr}{v}=\frac{2πm}{qB}$
质子在磁场中运动的时间:${t}_{1}=\frac{T}{2}=\frac{πm}{qB}$
进入电场后做匀变速直线运动,加速度大小:$a=\frac{qE}{m}$.
质子在电场中运动的时间:${t}_{2}=\frac{2v}{a}=\frac{2Br}{E}$
所求时间为:$t={t}_{1}+{t}_{2}=\frac{πm}{qB}+\frac{2Br}{E}$.
答:(1)质子射入磁场时速度的大小为$\frac{qBr}{m}$.
(2)质子从O点进入磁场到第二次离开磁场经历的时间为$\frac{πm}{qB}+\frac{2Br}{E}$.
点评 本题考查了粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动,关键是理清粒子的运动规律,在磁场中做匀速圆周运动,进入电场速度方向与电场方向平行,先做匀减速直线运动,返回做匀加速直线运动.
| A. | 电流的频率为100Hz | B. | 电压表V2的示数为220V | ||
| C. | 电压表V1的示数为678V | D. | 当触头P向上滑时,V2的示数变大 |
| A. | 介质球的折射率为n=3 | |
| B. | 若增大入射光的频率,则该出射光线仍与入射光线平行 | |
| C. | 光束从C点射入到从E点射出所经历的总时间为$\frac{6R}{C}$ | |
| D. | 若介质球的折射率增大,则该出射光线仍与入射光线平行 |
| A. | 车头A通过P点时的速度最小 | B. | 车的中点B通过P点时的速度最小 | ||
| C. | 车尾C通过P点时的速度最小 | D. | A、B、C通过P点时的速度一样大 |
| A. | 大于$\frac{v}{2}$ | B. | 等于$\frac{v}{2}$ | C. | 小于$\frac{v}{2}$ | D. | 0 |