问题 问答题

如图所示,y轴右方有方向垂直纸面的匀强磁场,一个质量为m,电量为q的质子以速度v水平向右通过x轴的P点,最后从y轴上的M点射出磁场,已知M点到原点的距离为H,质子射出磁场时速度方向与y轴方向夹角为θ(不计重力).求磁感应强度的大小和方向.

答案

由于磁场只存在x≥0区域,质子沿x轴正方向运动时,若洛伦兹力方向沿y轴负方向,则质子在第四象限运动,就不可能达M点,所以质子所受洛伦兹力方向必沿y轴正方向,再由左手定则判定磁场方向应垂直纸面向里.

由题意和半径公式R=

mv
qB
可知,要求磁感应强度B应先求半径R,要求半径得首先确定圆心.题中已知圆周上P、M两点的速度方向,可确定圆心O,如右图所示.由图可见:

sinθ=

H-R
R
    

得:R=

H
1+sinθ
   

根据洛伦兹力提供向心力得:R=

mv
qB

所以:B=

mv
Rq

磁感应强度的大小为:B=

mv(1+sinθ)
qH
,方向为:垂直纸面向里.

答:磁感应强度的大小为B=

mv(1+sinθ)
qH
;垂直纸面向里.

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