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.
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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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