问题
问答题
如图15-4-6所示,场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场相互正交,一个质子以速度v0以跟E、B都垂直的方向从A点射入.质子质量为m,电荷量为e,当质子运动到c点时,偏离入射方向的距离为d.则质子在c点的速率为多大?
图15-4-6
答案
质子的运动过程:因为洛伦兹力不做功,不会改变速度的大小,而电场力始终做正功,会使质子速度增大,洛伦兹力和电场力的合力的大小、方向都在不断变化,质子必然做变加速曲线运动.
应用什么规律来解答呢?牛顿第二定律和运动学公式,都要求是匀变速,从上面的分析知道质子运动过程不满足动量定理,F合t=mv t-mv 0要求F是恒力,或者可用平均力替代,此题F合大小方向时刻在变,F合无法求得,而且公式中的时间t也无法求出,公式也是对直线运动才可用代数法去直接运算,所以也不行;动能定理ΔE k=W,即mvt2-
mv02=W1+W 2,不需做直线运动,不涉及时间,洛伦兹力的功为零,电场力的功计算时不计路径,W电=eEd,所以可用.因而有:
eEd=mvt2-
mv02,解得
电势能减少量:ΔE=eUAC=eEd
动能增量:ΔEk=mvt2-
mv02
由能量守恒定律知:ΔE减=Ek
则ΔE=ΔEk,eEd=mvt2-
mv02
所以.