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如图所示,真空中有以(r0)为圆心,半径为r的圆形匀强磁场区域,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,且质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电荷量为q,质量为m,不计重力、粒子间的相互作用力及阻力的作用。求(1)质子射入磁场时速度的大小(2)沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间(3)与x轴正方向成30o角(如图中所示)射入的质子,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         (2)

2)质子沿x轴正向射入磁场后经圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场,在磁场中运动周期   在磁场中运动的时间    

进入电场后做类平抛运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有             

所求时间为     (3)

3)质子在磁场中转过120o角后从P点垂直于电场线进入电场,

如图所示。P点距y轴的距离     

其中              

得质子到达y轴所需时间为                 

y方向质子做匀速直线运动,因此有          

质子到达y轴的位置坐标为(0 2分)      

 


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