解题思路:
(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
=
3
R
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:
(1)
(2)
(3)
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