如图所示,一个质量为m、电荷量为q的正离子,在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中,此磁场方向是垂直纸面向里.结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于
◎ 题目
如图所示,一个质量为m、电荷量为q的正离子,在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中,此磁场方向是垂直纸面向里.结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场,此电场方向与AC平行且向上,最后离子打在G处,而G处距A点2d(AG⊥AC).不计离子重力,离子运动轨迹在纸面内.求: (1)此离子在磁场中做圆周运动的半径r; (2)离子从D处运动到G处所需时间为多少; (3)离子到达G处时的动能为多少. |
◎ 答案
(1)正离子的运动轨迹如图所示,离子圆周运动半径r满足: r+rcos 60°=d 解得:r=
(2)设离子在磁场中运动的速度为v0,则有 qv0B=m
得,r=
离子在磁场中运动的周期为 T=
根据轨迹得:离子在磁场中做圆周运动的时间为: t1=
离子从C运动到G做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,所需的时间t2=
由r=
故离子从D→C→G的总时间为: t=t1+t2=
(2)设电场强度为E,对离子在电场中的运动过程,有: qE=ma,d=
由动能定理得:Eq?d=EkG-
解得:EkG=
答: (1)此离子在磁场中做圆周运动的半径r为 |