题目内容
(08年揭阳市一模)(19分)如图所示.真空中有以(r,O)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,在
轴上方,该区域的边缘没有磁场,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。从O点向纸面内所有各个方向发射速率相同的质子,设质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电荷量为e,质量为m。不计重力、阻力及质子间的相互作用力,求:
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(1)质子射入磁场时的速度大小
(2)所有质子中到达y轴正半轴的最大纵坐标值
(3)速度方向与
轴正方向斜向下成300角(如图中所示)射入磁场的质子到达y轴的坐标位置
解析:
⑴质子射入磁场后做匀速圆周运动,有
…………………………(2分)
可得:
……………………………………………………………………………………(2分)
⑵速度方向沿y轴负方向射入磁场的质子到达y轴正半轴的最大纵坐标为y,质子在磁场经
圆弧后再经历匀速运动以速度
垂直于电场方向进入电场……………………………(1分)
沿电场方向
……………………………………………………………………(1分)
………………………………………………………………………………………(1分)
得
………………………………………………………………………………(1分)
垂直电场方向
……………………………………………………………………(2分)
得
……………………………………………………………………(2分)
⑶质子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,如图所示,……………………………(1分)
P点距
轴的距离为
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……………………………………(1分)
因此可得质子在电场中运动的时间为
……………(2分)
在
方向质子做匀速直线运动,因此有
……(2分)
质子到达
轴的位置坐标为
……………(1分)