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


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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