如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1,E的大小为0.5×103V/m,B1大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2,磁场的下边界与

◎ 题目

如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1 E的大小为0.5×103V/m, B1大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2,磁场的下边界与x轴重合.一质量m=1×10-14kg、电荷量q=1×10-10C的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向60°角从M点沿直线运动,经P点即进入处于第一象限内的磁场B2区域.一段时间后,小球经过y轴上的N点并与y轴正方向成60°角的方向飞出。M点的坐标为(0,-10),N点的坐标为(0,30),不计粒子重力, g取10m/s2
(1)请分析判断匀强电场E1的方向并求出微粒的运动速度v
(2)匀强磁场B2的大小为多大?;
(3) B2磁场区域的最小面积为多少?

◎ 答案

(1)由于重力忽略不计,微粒在第四象限内仅受电场力和洛伦兹力,且微粒做直线运动,速度的变化会引起洛仑兹力的变化,所以微粒必做匀速直线运动.这样,电场力和洛仑兹力大小相等,方向相反,电场E的方向与微粒运动的方向垂直,即与y轴负方向成30°角斜向下.(2分)  
由力的平衡有
Eq=B1qv           
   (2分)  
(2)画出微粒的运动轨迹如图.

由几何关系可知粒子在第一象限内做圆周运动的半径为  
 (2分)      
微粒做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,即
    (2分)     
解之得    (2分)      
(3)由图可知,磁场B2的最小区域应该分布在
图示的矩形PACD内.由几何关系易得
  (2分)  
  (2分)                
所以,所求磁场的最小面积为
 (2分)

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1,E的大小为0.5×103V/m,B1大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2,磁场的下边界与…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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