分析:(1)質(zhì)子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)洛倫茲力提供向心力,即可求得質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大;
(2)質(zhì)子沿y軸正方向射入,在磁場(chǎng)中以O(shè)
2為圓心轉(zhuǎn)過
圓弧后從A點(diǎn)垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng).在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為
周期;質(zhì)子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),將運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向和垂直于電場(chǎng)的方向分解,即可求得粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;t=t
1+t
2;
(3)若粒子速度方向與y軸正方向成37°角射入磁場(chǎng),畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡,找出出射點(diǎn)的幾何關(guān)系,然后按照粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,分別列出公式,即可求解.
解答:解:(1)設(shè)質(zhì)子射磁場(chǎng)時(shí)的速度為v.質(zhì)子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有:
evB=所以:
v=(2)如圖,質(zhì)子沿y軸正方向射入,在磁場(chǎng)中以O(shè)
2為圓心轉(zhuǎn)過
圓弧后從A點(diǎn)垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng).在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為
T=所以質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:
t==質(zhì)子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),其側(cè)移距離y=
at
22=r
質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速度:
a=所以質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
t2=故質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時(shí)間t=t
1+t
2=
+(3)質(zhì)子射入磁場(chǎng)后,在磁場(chǎng)中以O(shè)
3為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從P點(diǎn)射出磁場(chǎng),如圖所示,OO
1PO
3是邊長為
r的菱形,PO
3平行于y軸,質(zhì)子射出磁場(chǎng)后速度方向與x軸平行.
P點(diǎn)距x軸的距離h=r+rcos53°
質(zhì)子垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)x軸上的Q點(diǎn).豎直方向的位移:
h=水平方向的位移為:s=vt
解得:
s=Br所以Q點(diǎn)的坐標(biāo)為:(
r+Br,0)
答:(1)質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為
;
(2)速度方向沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時(shí)間為
+;
(3)速度方向與y軸正方向成37°角且與x軸正方向成127°角射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸時(shí)的位置坐標(biāo)為(
r+Br,0).