如图,直角坐标系中,<O的区域存在沿+轴方向的匀强电场,场强大小为,在>0的区域存在一垂直纸面的矩形有界匀强磁场,其左边界和下边界分别与、轴重合,磁感应强度大小为(图中

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 磁场,地磁场/2023-04-12 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图,直角坐标系中,<O的区域存在沿+轴方向的匀强电场,场强大小为,在>0的区域存在一垂直纸面的矩形有界匀强磁场,其左边界和下边界分别与轴重合,磁感应强度大小为(图中未画出),现有一质量为、电荷量为的电子从第二象限的某点P以一定初速度(未知)沿+轴方向开始运动,以的速度经过坐标为(O,L)的Q点,再经过磁场偏转恰好从坐标原点O沿轴的负方向返回电场,求:
(1)P点的坐标以及初速度为多少?
(2)矩形磁场区域的最小面积。

◎ 答案

(1)
(2)

◎ 解析

(1)如图,设P点的坐标为(x,y),从P到Q电子做类平抛运动,经过Q点时速度与轴正方向的夹角为,=60°。电子在Q点y轴负方向的分速度。在电场中电子运动的加速度。若电子由P点到Q点的时间为,则:,所以

。由题意知,经过磁场偏转恰好从坐标原点O沿轴的负方向返回电场,说明出电场后并没有直接进入磁场,而是先做直线运动后,才进入磁场(如图),设电子在磁场中做圆周运动的半径为r,则。又,所以。因此,代入得
(2)进入>0的区域后,根据题意,电子开始应做直线运动,然后进入磁场区域,如图所示。设所加最小矩形磁场区域长宽分别为
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