题目内容

如图所示,真空中有以(r,0)点为圆心,以 r为半径的圆形匀强磁场区,磁感强度大小为 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 ,一质子从O点沿与 x 轴正方向成 30o 斜向下射入磁场(如图中所示),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 ,重力不计.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

            ∴ 得v =                                

 (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

           质子在电场中做类平抛运动所以有

              ①

             ②

         由①②得

        M点的纵坐标

        所以M点坐标为

(3)质子在磁场中运动时间

由几何关系得P点的纵坐标

所以质子匀速运动时间

质子由O点运动到M点所用时间

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