题目内容


如图,直角坐标系在一真空区域里,y轴的左方有一匀强电场,场强方向跟y轴负方向成θ=30°角,y轴右方有一垂直于坐标系平面的匀强磁场,在x轴上的A点有一质子发射器,它向x轴的正方向发射速度大小为v=2.0×106m/s的质子,质子经磁场在y轴的P点射出磁场,射出方向恰垂直于电场的方向,质子在电场中经过一段时间,运动到x轴的Q点。已知A点与原点O的距离为10cm,Q点与原点O的距离为(20-10)cm,质子的比荷为。求:

(1)磁感应强度的大小和方向;

(2)质子在磁场中运动的时间;          

(3)电场强度的大小。


(1)(5分)设质子在磁场中做圆运动的半径为r。

过A、P点分别作速度v的垂线,交点即为质子在磁场中作圆周运动的圆心O1。由几何关系得α=θ=30º, 所以:r=2OA=20cm。(2分)

设磁感应强度为B,根据质子的运动方向和左手定则,可判断磁感应强度的方向为垂直于纸面向里。(1分)

根据:    (2分)

(2)(4分)设质子在磁场中运动的时间为t,如图所示,质子在磁场中转过

的圆周角为,设质子在磁场中运动的周期为T

         (2分)

       

      (2分)(或3.66×10-7s)

(3)(4分)如图所示,质子进入电场后做类平抛运动。连接  

QO1, 由数学知识可知β=30º,所以,QO1垂直电场,由图可知,QO1等效为类平抛运动的水平距离,PO1为垂直距离。则有:

……1分  ………1分   

       (2分) 


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