题目内容

如图所示,现有一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上的P(0,a)点以初速度v0平行于x轴射出,为了使电子能够经过x轴上的Q(b,0)点,可在y轴右侧加一垂直于xOy平面向里、宽度为L的匀强磁场,磁感应强度大小为B,该磁场左、右边界与y轴平行,上、下足够宽(图中未画出).已知<a<,L<b.试求磁场的左边界距y轴的可能距离.(结果可用反三角函数表示)

解:设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,则

eBv0=m  ① 

解得r=  ② 

(1)当r>L时,磁场区域及电子运动轨迹如图1所示,由几何关系有

sinθ==  ③ 

则磁场左边界距坐标原点的距离为

x1=b-L-[a-r(1-cosθ)]cotθ  ④ 

x1=b-L-[a-]cotθ

(其中θ=arc sin)  ⑤ 

(2)当r≤L时,磁场区域及电子运动轨迹如图2所示,由几何关系得磁场左边界距坐标原点的距离为x2=b-  ⑥ 

x2=b-

=b-  ⑦ 


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