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利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动.如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一个...

利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动.如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一个半径为r的圆形区域,其圆心坐标为 (r,0).在这个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场.在直线y=r的上方足够大的区域内,存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度的大小为E.一质子从O点沿x轴正方向射入磁场,在磁场中做半径为r的匀速圆周运动.已知质子的质量为m,电荷量为q,不计质子的重力.求:
(1)质子射入磁场时速度的大小υ;
(2)质子从O点进入磁场到第二次离开磁场经历的时间t.

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(1)质子进入磁场时由洛伦兹力充当向心力,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律列式可求出v; (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υ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. 根据匀变速直线运动的规律和圆周运动的周期,分段求时间,即可求得总时间. 【解析】 (1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,由洛伦兹力充当向心力,则有  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υ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t=t1+t2=+ 答: (1)质子射入磁场时速度的大小υ是; (2)质子从O点进入磁场到第二次离开磁场经历的时间t是+.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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