题目内容
【题目】(14分)如图所示,真空中有以
为圆心,半径为
的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为
,方向垂直于纸面向里,在
的虚线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为
,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,且质子在磁场中的偏转半径也为
,已知质子的电荷量为
,质量为
,不计重力、粒子间的相互作用力及阻力的作用。求:
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(1)质子射入磁场时速度的大小;(3分)
(2)沿与x轴正方向成
角射入磁场的质子,到达y轴所需的时间以及到y轴的位置坐标。(11分)
【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有
得
(2分)
(2)质子沿x轴正向射入磁场后经
圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场,在磁场中运动周期
在磁场中运动的时间![]()
进入电场后做类平抛运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有![]()
所求时间为
(3分)
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(3)质子在磁场中转过120o角后从P点垂直于电场线进入电场,
如图所示。P点距y轴的距离![]()
其中![]()
得质子到达y轴所需时间为![]()
在y方向质子做匀速直线运动,因此有![]()
质子到达y轴的位置坐标为(0,
) (2分)
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