如图所示,真空中有(r,0)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为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,有方向水平向左的匀强电场
◎ 题目
如图所示,真空中有(r,0)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为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,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,设质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电量为e,质量为m,不计重力及阻力的作用,求: (1)质子射入磁场时的速度大小; (2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间; (3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图中所示)射入磁场的质子,到达y轴的位置坐标. |
◎ 答案
(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有evB=m
可得v=
(2)质子沿x轴正向射入磁场后经
进入电场后做抛物线运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有t2=
所求时间为t=t1+t2=
(3)质子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,如图所示. P点距y轴的距离x1=r+r?sin30°=1.5r⑥ 因此可得质子从进入电场至到达y轴所需时间为 t2=
质子在电场中沿y轴方向做匀速直线运动, 因此有y=vt2=Br |