题目内容
在图示区域中,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为B,含有一质子以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,质子在磁场中运动一段时间以后从C点进入x轴下方的匀强电场区域中,在C点速度方向与x轴正方向夹角为45°,该匀强电场的强度大小为E,方向与y轴夹角为45°且斜向左上方,已知质子的质量为m,电量为q,不计质子的重力,(磁场区域和电场区域足够大)求:
⑴C点的坐标.
⑵质子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间.
⑶质子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场E方向的夹角.(角度用反三角函数表示)
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解:质子的运动轨迹如图⑴
Bqv0=mv02/R 得R=mv0/Bq (1分)
(3分)
⑵T=2πm/Bq (1分)
从A到C的运动时间
(2分)
质子在电场中先作减速运动并使速度减为零,然后反向运动,在电场中运动的时间
(2分)
质子从C运动到D的时间
(1分)
所以,质子从A点出发到第三次穿越x轴所需时间
(2分)
⑶质子第三次穿越x轴后,在电场中作类平抛运动,由于v0与x负方向成45°角,所以第四次穿越x轴时
, 得
(2分)
则沿电场方向速度分量为
所以,速度的大小为
(2分)
速度方向与电场E的夹角设为θ,如图所示,
则
(2分)
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