如图所示,在x-o-y坐标系中,以(r,0)为圆心、r为半径的圆形区域内存在匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。在y > r的足够大的区域内,存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E。从O点以相同速率向不同方向发射质子,质子的运动轨迹均在纸面内,且质子在磁场中运动的轨迹半径也为r。已知质子的电荷量为q,质量为m,不计质子所受重力及质子间相互作用力的影响。
(1)求质子射入磁场时速度的大小;
(2)若质子沿x轴正方向射入磁场,求质子从O点进入磁
场到第二次离开磁场经历的时间;
(1) (2)
题目分析:(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有
得
(2)质子沿x轴正向射入磁场后,在磁场中运动了个圆周后,以速度v逆着电场方向进入电场,原路径返回后,再射入磁场,在磁场中运动了个圆周后离开磁场。
在磁场中运动周期
质子在磁场中运动的时间
进入电场后做匀变速直线运动,加速度大小
质子在电场中运动的时间
所求时间为
点评:本题主要考查了带电粒子在组合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握圆周运动的基本公式。