题目内容

一质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,O为磁场边界上的一点,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强大小为E,方向与x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方c点,如图所示,已知b到O的距离为L,粒子的重力不计。试求:

(1)磁感应强度B;

(2)圆形匀强磁场区域的最小面积;

(3)c点到b点的距离。

解:(1)设粒子在磁场中匀速圆周运动的半径为R

qvB=m

根据题意做粒子运动轨迹如图,圆弧Oa表示粒子在磁场中运动,圆心为O′,a即粒子离开磁场区的位置,抛物线bc为粒子在电场中运动的轨迹

由图中几何关系得

L=3R②

由①②求得B=。③

(2)要使磁场的区域有最小面积,则Oa应为磁场区域的直径,

由几何关系知=cos30°

r=

匀强磁场的最小面积为Smin=πr2=。⑤

(3)带电粒子进入电场后,由于速度方向与电场力方向垂直,故做类平抛运动,由运动的合成知识有

ssin30°=v0t⑥

scos30°=at2

a=

联立④⑤⑥解得s=。⑨

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