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,磁场的磁感应强度大小为 B ,方向垂直于纸面向里,在 y = r 的虚线上方足够大的范围内,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E ,现在有一质子从O点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o方向(如图中所示)射入磁场,经过一段时间后由M点(图中没有标出)穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为 r ,质子的电荷量为 e ,质量为 m ,不计重力 、阻力。求:

(1)质子运动的初速度大小

(2)M点的坐标

(3)质子由O点运动到M点所用时间.

 

(1)(2)(3)

解析:(1)质子在磁场做匀速圆周运动有

  (3分) ∴ 得v =   (1分)          

(2)质子在磁场和电场中运动轨迹如图所示,质子在磁场中转过 120°角后,从 P 点再匀速运动一段距离后垂直电场线进入电场,由几何关系得

 P 点距 y 轴的距离为 x2 = r + rsin30o = 1.5r (2分)

质子在电场中做类平抛运动所以有

   ①(2分)

  ②(2分)

由①②得(1分)

M点的纵坐标 (2分)

所以M点坐标为(1分)

(3)质子在磁场中运动时间 (2分)

由几何关系得P点的纵坐标 (1分)

所以质子匀速运动时间(2分)

 

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