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为 r,质子的电荷量为 e,质量为 m,不计重力及其它阻力。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。

 


解:(1)质子在磁场做匀速圆周运动有

           Bve=                 (2分)

∴ 得v =               (2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. 5 r    (2分)

           质子在电场中做类平抛运动所以有

              ①          (1分)

             ②          (1分)

         由①②得       (1分)

        M点的纵坐标            (2分)

        所以M点坐标为          (2分)

(3)质子在磁场中运动时间            (1分)

由几何关系得P点的纵坐标                  (2分)

所以质子匀速运动时间          (2分)

质子由O点运动到M点所用时间 (1分)

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