问题
计算题
如图所示,在虚线MN的上方存在磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里。质子和α粒子以相同的速度v0由MN上的O点进入磁场区域,v0与MN和磁场方向均垂直。最后它们分别从MN上的P、Q两点离开磁场。已知质子的质量为m,电荷量为e,α粒子的质量为4m,电荷量为2e,不计两粒子的重力和它们之间的相互作用力,求:
(1)P、Q两点间的距离;
(2)α粒子在磁场中的运动时间。
答案
解:(1)质子进入磁场后做半径为R1的匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
质子离开磁场时距O的距离
同理,α粒子在磁场中的运动半径
α粒子离开磁场时距O的距离
由此可以看出质子由P点离开磁场,α粒子由Q点离开磁场P、Q两点间的距离
(2)α粒子在磁场中的运动时间