题目内容

如图所示,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=30o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=2.0×106 m/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10 cm,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.

答案:
解析:

  解:(1)设质子在磁场中做圆运动的半径为r

  过AP点作速度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=30°,所以:r=2OA=20 cm.(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.(2分)

  根据:

    (2分)

  (2)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

  s  (6分)

  (3)如图所示,过Q点做平行于P点速度方向的平行线,交AMN点,在三角形QAN中,边长QA.由几何关系可知β=30°,AN=20 cm,所以,N点与O1点是重合的.质子在平行于电场方向上做匀速直线运动,在垂直于电场方向做匀加速直线运动,

  由几何关系得:  (4分)

    (4分)


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