题目内容
【题目】电子对湮灭是指电子
和正电子
碰撞后湮灭，产生伽马射线。如图所示，在竖直面xOy内，第I象限内存在平行于y轴的匀强电场E，第II象限内存在垂直于面xOy向外的匀强磁场B1，第IV象限内存在垂直于面xOy向外的矩形匀强磁场B2（图中未画出）。点A、P位于x轴上，点C、Q位于y轴上，且OA距离为L．某t0时刻，速度大小为v0的正电子从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点垂直y轴进入第I象限，最后以
的速度从P点射出。同一t0时刻，另一速度大小为的负电子从Q点沿与y轴正半轴成
角的方向射入第IV象限，后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与P点出射的正电子正碰湮灭，即相碰时两电子的速度方向相反。若已知正负电子的质量均为m、电荷量大小为e、电子重力不计。求：
(1)第II象限内磁感应强度的大小B1
(2)电场强度E及正电子从C点运动至P点的时间
(3)Q点的纵坐标及第IV象限内矩形磁场区域的最小面积S
【答案】(1)
(2)
；
(3)
、
【解析】
(1)由题意正电子从A点沿y轴正方向发射，经过C点垂直y轴射出，可知其在磁场中作匀速圆周运动的半径：
又：
解得：
(2)正电子在电场中做类平抛运动，运动时间为tCP，运动分解：y轴方向受电场力作用做初速为零匀加速运动
①
②
③
又知正电子在点P出射速度为
，设其从点P穿过x轴时与x轴正方向夹角为α，
得
④
联立解得：
，
(3)如图，设MNPF为最小矩形磁场区域，负电子在磁场中做匀速圆周运动，圆心O2，NP为轨迹圆的弦。由几何关系知NP垂直x轴，圆心角
，得
正、负电子在第Ⅰ、Ⅳ象限沿x轴方向位移、速度相同，即：
运动时间：正电子
负电子
又：
故
负电子在矩形磁场中做匀速圆周运动
解得：
故Q点的纵坐标
未知矩形磁场区域的最小面积为图中矩形MNPF的面积
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