Question

（12分）一质量为m、带电量为＋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，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大小为E，方向沿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

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）（3）

【解析】

试题分析：（1）粒子在磁场中受洛仑兹力作用，作匀速圆周运动，设其半径为R，O点即进入磁场开始匀速圆周运动，粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在x轴上，且b点速度切线x轴交点为b点，而b点不可能是圆心，所以b点在磁场区之外。过b沿速度方向作延长线，它与y轴相交于d点。

作圆弧过O点与y轴相切，并且与bd相切，切点a即粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C，如图所示。

由图中几何关系得：L=3R

匀强磁场中洛伦兹力提供向心力即，得

带入数据得  

（2）要使磁场的区域有最小面积，则线O应为磁场区域的直径

由几何关系知：

得 

∴匀强磁场的最小面积为：

（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

设BC的距离为d，则由运动的合成知识有：   

而

联立解得：

考点：带电粒子在复合场中的运动