如图所示,真空中有一个半径r=0.5 m的圆柱形匀强磁场区域,x轴为磁场边在O点的切线,O点为坐标系的原点,

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-05-20
如图1所示,真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B,方向垂

(1)质子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:evB=mv2r,解得:v=eBrm;(2)质子沿x轴正方向射入磁场,在磁场中转过四分之一圆弧,在磁场中的运动时间:t1=14T磁场=14×2πmeB=πm2eB,质子进入MN两板间,在0到T2时间内不受电场力作用,做匀速直线运动,t2=T2,质子在T2到T内受电场力作用,电场力:F=eE=eU2r,质子做类平抛运动,由牛顿第二定律得:a=Fm=eU2mr,已知:U=16mr2eT2,在水平方向上:x=r=12at32,解得:t3=T2,则质子的运动时间:t=t1+t2+t3=πm2eB+T;(3)质子在磁场中的运动轨迹如图所示:由几何知识可知:θ=30°,质子离开磁场到达M板的水平位移:x=r+rcos60°=32r,在0到T2时间内,x1=0,y1=vT2,在T2到T时间内,x2=12a(T2)2,解得:x2=r,y2=vT2,从T到32T开始的一段时间内,x3=12r=a?<span class="MathZyb" mathtag="math" style=

(1)由题意可知:粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5m,有:Bqv=mv2R可得粒子进入电场时的速度:v=qBRm=1×109×2×10-3×0.5=1×106m/s在磁场中运动的时间:t1=14T=14×2πmqB=12×3.141×109×2×10?3=7.85×10-7s;(2)粒子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,如图所示:在电场中的加速度大小:a=qEm=1.5×103×1×109=1.5×1012m/s2粒子穿出电场时:vy=at2=a×L1v=1.5×1012×0.51×106=0.75×106m/s在磁场中:y1=1.5r=1.5×0.5=0.75m在电场中侧移:y2=12at2=12×1.5×1012×(0.51×106)2=0.1875m故y=y1+y2=0.75m+0.1875m=0.9375m则该发光点的坐标(1,0.9375).答:(1)粒子进入电场时的速度为1×106m/s,粒子在磁场中的运动的时间为7.85×10-7s;(2)速度方向与y轴正方向成30°射入磁场的粒子,最后出电场的位置坐标为(1,0.9375).

解:(1)由题意可知:粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5 m

可得粒子进入电场时的 1×10 6 m/s
在磁场中运动的时间
(2)粒子运动圆轨迹和磁场圆的交点O,C以及两圆的圆心O 1 O 2 ,组成菱形,CO 2 和y轴平行,所以v和x轴平行,如图,粒子在磁场中转过120°角后从C点离开磁场,速度方向和x轴平行,做直线运动,再垂直电场线进入电场,发生偏转,出电场后做匀速直线运动直至打在屏上,轨迹如图所

根据运动的独立性原理可知,水平方向速度为v 0
所以
(3)沿x轴正方向的粒子沿轴以v 0 垂直电场射入,在电场中的加速度大小
粒子穿出电场时


在电场中侧移 0.75 m
飞出电场后粒子做匀速直线运动
y 2 =△xtanα=1×1.5 m=1.5 m
故y=y 1 +y 2 =0.75 m+1.5 m=2.25 m,则打在屏上的坐标为(3,2.25)
沿x轴负方向的粒子经磁场偏转后从坐标为(0,1)的点平行于x 轴方向射向电场,直至打在屏上的侧位移大小与上面的粒子相同,故该粒子打在屏上的坐标为(3,3.25)
故带电粒子打在荧光屏上的区域为(3,3.25)至(3,3.25)



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