题目内容

在图示区域中,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,今有一质子以速度轴上的点沿轴正方向射入磁场,质子在磁场中运动一段时间以后从点进入轴下方的匀强电场区域中,在点速度方向与轴正方向夹角为45°,该匀强电场的强度大小为,方向与轴夹角为45°且斜向左上方,已知质子的质量为,电量为,不计质子的重力.(磁场区域和电场区域足够大)求:?

  ?

(1)点的坐标;?

(2)质子从点出发到第三次穿越轴时的运动时间;?

(3)质子第四次穿越轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角.(角度用反三角函数表示)

解析:(1)质子的运动轨迹如图?

?

质子在磁场中做匀速圆周运动:

??

?点的坐标:

?.??

(2)从的运动时间:??

质子在电场中先做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:

??

质子从运动到的时间:

?t3=T4=?π?m2qB??

所以,质子从点出发到第三次穿越轴所需时间:?

?.??

(3)质子第三次穿越轴后,在电场中做类平抛运动,由于轴负方向成45°角,所以第四次穿越轴时:?

???

得:?

则沿电场方向速度分量为:

??

所以,速度的大小为

???速度方向与电场的夹角设为,如图所示,

??

所以.

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