如图所示,在平面直角坐标系xOy平面内,有以(,0)为圆心、半径为
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xOy平面向里。在
的上方足够大的范围内,有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度的大小为
。从
点向偏右的不同方向发射速度大小相同的质子,质子的运动轨迹均在xOy平面内。已知质子在磁场中运动的轨道半径也为
,质子的电荷量为
,质量为
,不计质子的重力及所受的阻力。
(1)求质子射入磁场时的速度大小。
(2)若质子的速度方向与x轴正方向成θ =30°角(如图所示)射入磁场,试求该质子到达y轴的位置。
(1)eBr/m(2)r+ Br
(1)设质子的速度大小为v,质子射入磁场后做匀速圆周运动,有: evB=mv2/r
解得:v=eBr/m (5分)
(2)由题意知,质子在磁场中转过120°角后从A点沿y轴方向离开磁场,并从P点垂直电场线进入电场,在电场中做类平抛运动,如图所示。
P点距y轴的距离为: x=r+rsin30°=1.5r (10分)
质子从进入电场直至到达y轴的过程中,设运动时间为t,
有: =mα
x=αt2/2
y= vt
解得:t=, y= Br
(16分)
质子到达y轴的位置为:y/=r+ y=r+ Br (18分)