在如图所示的空间坐标系中,y轴的左边有一匀强电场,场强大小为E,场强方向跟y轴负向成30°,y的右边有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.现有一质子,以一定的初速度

◎ 题目

在如图所示的空间坐标系中,y轴的左边有一匀强电场,场强大小为E,场强
方向跟y轴负向成30°,y的右边有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.现有一质子,以一定的初速度v0,在x 轴上坐标为x0=10cm处的A点,第一次沿x轴正方向射入磁场,第二次沿x轴负方向射入磁场,回旋后都垂直于电场方向射入电场,最后又进入磁场。求:

(1)质子在匀强磁场中的轨迹半径R;
(2)质子两次在磁场中运动时间之比
(3)若第一次射入磁场的质子经电场偏转后,恰好从第二次射入磁场的质子进入电场的位置再次进入磁场,试求初速度v0和电场强度E、磁感应强度B之间需要满足的条件。

◎ 答案

(1)20cm    (2)7∶1    (3)

◎ 解析

(1)质子两次运动的轨迹如图所示,由几何关系可知
x0= Rsin30°      (3分)
解得R= 2x0=20cm;   (1分)
(2)第一次射入磁场的质子,轨迹对应的圆心角为θ1=210°,(2分)
第二次射入磁场的质子,轨迹对应的圆心角为θ2=30°(2分)
故,质子两次在磁场中运动时间之比为θ1∶θ2=7∶1 (1分)
(3)质子在磁场中做匀速圆周运动时,由 (2分)
得  (1分)

设第一次射入磁场的质子,从y轴上的P点进入电场做类平抛运动,从y轴上的Q点进入
磁场,由几何关系得,质子沿y轴的为移为
   (2分)
质子的加速度 (1分)
沿电场方向 (1分)
垂直电场方向 (1分)
解得   (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“在如图所示的空间坐标系中,y轴的左边有一匀强电场,场强大小为E,场强方向跟y轴负向成30°,y的右边有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.现有一质子,以一定的初速度…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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