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如图所示,在y轴右方有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.20T.有一质子以速度v=2.0×106m/s,从x轴上的A点(10cm,0)沿与x轴正方向成30°斜向上射入磁场.质子质量取m=1.6×10-27kg,电量q=1.6×10-19C,质子重力不计.求:
(1)质子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)质子在磁场中运动所经历的时间.
分析:(1)根据洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,由牛顿第二定律,即可求解;
(2)根据牛顿第二定律,列出周期公式,从而确定质子从出发到第一次到达y轴所经历的时间.
解答:解:(1)质子在磁场中受洛仑兹力做匀速圆周运动,
根据牛顿第二定律得qvB=m
v2
R

质子做匀速圆周运动的半径为:R=
mv
qB
=0.10m

(2)由于质子的初速度方向与x轴正方向的夹角为30°,且半径恰好等于0.10m,
因此质子将在磁场中做半个圆周运动到达y轴上的C点,如图所示.
根据圆周运动的规律,质子做圆周运动的周期  为:T=
2πm
qB

质子从出发到第一次到达y轴所经历的时间为:t=
T
2
=
πm
qB
≈1.57×10-7s

答:(1)质子在磁场中做圆周运动的半径0.1m;
(2)质子在磁场中运动所经历的时间1.57×10-7s.
点评:考查洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,学会根据牛顿第二定律与几何关系来确定半径大小,并掌握由周期公式通过圆心角来确定时间大小.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

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m=1.6×10-27kg,电量q=1.6×10-19C,质子重力不计.求:
(1)质子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若质子在能沿x负方向通过y轴上的C点,如图所示,求C 点离坐标原点的距离.
(3)在y轴左侧存在水平向右的匀强电场,场强大小E=105N/C,求质子从A点出发至速度第一次为零所用的时间.(结果保留两位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在y轴右方有方向垂直于纸面的匀强磁场,一个质量为m,电量为q的质子以速度v水平向右经过x轴上的P点最后从y轴上的M点射出,已知M点到原点的距离为L,质子射出磁场时的速度方向与y轴的夹角θ为30°。求:

(1)磁感应强度的大小和方向;

(2)若质子在磁场中运动的适当时候,在y轴右方再加一个匀强电场,可以使质子能平行于y轴正方向做匀速直线运动。从质子经过P点开始计时,经过多长时间开始加这个匀强电场?电场强度多大?方向如何?

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科目:高中物理 来源:2007-2008学年江苏省宿迁市高二(上)期末物理试卷(解析版) 题型:解答题

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