进入电场后质子做类平抛运动,y方向上的位移
y=r=12at2=12eEmt2E
解得:tE= 2mreE
则:t=tB+tE=πm2eB+ 2mreE.
12.如右图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B=0.10 T,磁场区域半径r=233 m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外.两区域切点为C.今有质量m=3.2×10-26 kg.带电荷量q=1.6×10-19 C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v=106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入,它将穿越C点后再从右侧区穿出.求:
(1)该离子通过两磁场区域所用的时间.
(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)
【答案】(1)4.19×10-6 s (2)2 m
【详解】 (1)离子在磁场中做匀速圆周运动,在左右两区域的运动轨迹是对称的,如右图,设轨迹半径为R,圆周运动的周期为T.
由牛顿第二定律qvB=mv2R①
又:T=2πRv②
联立①②得:R=mvqB③
T=2πmqB④
将已知代入③得R=2 m⑤
由轨迹图知:tan θ=rR=33,则θ=30°
则全段轨迹运动时间:
t=2×T360°×2θ=T3⑥
联立④⑥并代入已知得:
t=2×3.14×3.2×10-263×1.6×10-19×0.1 s=4.19×10-6 s
(2)在图中过O2向AO1作垂线,联立轨迹对称关系侧移总距离d=2rsin 2θ=2 m.