在如图所示的空间区域里,x轴下方有一匀强电场,场强方向跟x轴负方向成60°角,大小为E=83×105N/C,x轴上方有一垂直纸面向里的匀强磁场,有一质子以速度υ=2.0×106m/s由x轴上

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在如图所示的空间区域里,x轴下方有一匀强电场,场强方向跟x轴负方向成60°角,大小为E=
8
3
×105N/C,x轴上方有一垂直纸面向里的匀强磁场,有一质子以速度υ=2.0×106m/s由x轴上A点(OA=20cm)从与x轴正方向成30°角射入磁场,恰好从坐标原点O穿过x轴射入电场,已知质子质量m=1.6×10-27kg,求
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)质子经过电场后,再次射入磁场的位置和方向.
魔方格

◎ 答案

(1)画出质子在磁场中运动的轨迹如图所示,由几何知识得
魔方格

轨迹半径r=OA=20cm=0.2m.
由qvB=m
v2
r
得,
B=
mv
qr
=0.1T
(2)由图看出,质子进入电场时速度方向与电场方向垂直,做类平抛运动,则
沿电场线方向  s1=
1
2
?
qE
m
t2

垂直电场线方向 s2=vt
几何关系:
s1
s2
=tan30°
联立可得:t=

3
2
×10-7
s
所以再射入磁场位置离O点距离为
 S=

S12+
S22
=0.2m
,即从A点射入.
由类平抛推论:质子离开电场时速度方向交沿垂直于电场线方向位移的中点,以及几何关系可得:粒子再次射入磁场的速度方向与x轴正向成角度为θ=arctan
2

3
3
-
π
6

答:(1)匀强磁场的磁感应强度是0.1T;
(2)质子经过电场后,再次射入磁场的位置离O点距离为0.2m,速度方向与x轴正向成角度为θ=arctan
2

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