(2009•株洲模拟)如图所示,真空中有以O1为圆心,半径为r=10cm的圆形匀强磁场区域,坐标原点O为圆形磁场边界上的

1个回答

  • 解题思路:粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,求出运动的半径,画出运动的轨迹找出相应的几何关系;带电粒子在电场中运动时,电场力提供加速度,粒子做类平抛运动,需要将运动在沿电场线的方向和垂直于电场线的方向分解运动,列出公式,减小求解.

    (1)质子在磁场中的轨道半径为R=

    mv

    qB=0.1m

    可见质子的轨道半径与圆形磁场区域的半径正好相等.

    沿y轴正方向射入磁场的质子在磁场中偏转[1/4]圆周后,是沿垂直于场强的方向进入电场的,如图所示.它们在磁场中运动的时间为t1=

    1

    2πm

    qB

    在电场中的加速度a=

    qE

    m

    在电场中到达x轴的时间为t2,则 R=

    1

    2at22

    联立以上各式,代入数据解得:质子到达x轴所需的时间为 t=t1+t2=1.5×10-7s

    (2)如图,质子最终仍以平行于x轴的速度水平射出,在电场中的侧向位移为:y=r-rsin30°

    到达x轴的时间由y═

    1

    2at′2

    在电场中的水平位移为x'=vt'

    联立以上各式,代入数据解得:质子到达x轴上时,距离O点x=x'+r=20cm

    答:(1)沿y轴正方向射入磁场的质子到达x轴所需的时间1.5×10-7s;

    (2)沿与x轴正方向成60°角射入磁场的质子到达x轴时的位置20cm.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 该题中带电粒子在磁场和电场的组合场中运动,按照规范化的解题步骤,画出粒子运动的轨迹,找出半径与已知量的几何关系是解题的关键.属于中档题目.

相关问题