题目内容
如图所示,在空间内有一直角坐标系
,直线
与
轴正方向夹角为
,第一象限内有两个方向均垂直纸面向外的匀强磁场区域I和II,直线
是它们的理想边界,
上方区域I中磁场的磁感应强度为B,在第四象限内有一沿
轴负方向的匀强电场,一质量为
、电荷量为
的质子(不计重力及质子对磁场、电场的影响)以速度
从O点沿与
成
角方向垂直磁场进入区域I,质子先后通过磁场区域I和II后,恰好垂直通过
轴上的Q点(未画出)进入第四象限内的匀强电场中,最后从
轴上的A点与
轴负方向成
射出,求:
(1)区域II中磁场的磁感应强度大小
(2)Q点到O点距离
(3)匀强电场的电场强度E的大小
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解析:设质子在磁场I和II中做圆周运动的轨道半径分别为
、
,区域II中磁感应强度为
,由牛顿第二定律知
(1分)
(1分)
质子的运动轨迹如图示,由几何关系知质子从C点出
磁场I时速度方向与
的夹角为
,所以质子在区域II中的轨迹为
圆周,质子在区域中质子在区域Ⅰ中运动轨迹对应的圆心角为
,
(2分)
所以
(2分)![]()
即
(2分)
(2)Q点到O点距离为
(2分)
即
(2分)
(3)质子进入第四象限做类平抛运动,有
(2分)
(2分)
联立得
(3分)
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