题目内容
【题目】如图所示，在xOy平面坐标系的第一象限内的某区域存在匀强磁场，在第二象限内存在沿x正方向的匀强电场，电场强度的大小为E=5×103V/m。曲线OC上分布着大量比荷为
=105C/kg的正电荷，曲线OC上各点的坐标满足y2=k|x|，C点的坐标为(－0.1，0.2)。A点在y轴上，CA连线平行于x轴，D点在x轴上且OD=OA。现所有正电荷由静止释放，在第一象限内磁场的作用下都沿垂直x轴方向通过了D点。不计正电荷所受的重力及电荷间的相互作用力。求：
(1)正电荷通过y轴时的速度与纵坐标的关系；
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；
(3)匀强磁场区域的最小面积。
【答案】(1)v=
=5×105y；(2)B=5×105
=5T，磁感应强度的方向为垂直纸面向外；(3)1.14×10－2m2
【解析】
(1)第二象限内，正电荷在电场力的作用下做初速为零的匀加速运动，设正电荷的坐标为(x，y)，通过y轴时的速度为v，由动能定理有
Eq
=
mv2
由于y2=k，C点的坐标为(－0.1，0.2)，得
k=0.4
联立得
v==5×105y
(2)由C点静止释放的正电荷垂直y轴通过A点，又垂直x轴通过D点，所以该正电荷由A点进入磁场，由D点出磁场，圆周运动的圆心为O点，轨迹如图所示
该正电荷做圆周运动的半径
r=OA=0.2m
由洛仑兹力提供向心力，有
qvB=
联立，得
B=5×105=5T
由左手定则可判断，磁感应强度的方向为垂直纸面向外
(3)由(2)中分析可知正电荷在磁场中圆周运动的半径与其通过y轴时的纵坐标值相等，所有正电荷都垂直通过D点，轨迹如图所示
磁场区域的最小面积为阴影部分的面积，由几何关系可得面积
S=
=1.14×10－2m2
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