(1)设带电粒子从A点离开磁场区域,A点坐标为(x、y),粒子旋转的半径为R,旋转的圆心在C点,旋转圆心角为α,则
x=一a+Rsinα,
y=R-Rcosα,
解得(x+a) 2+(y-R) 2=R 2.
可见,所加磁场的边界的轨迹是一个以(-a,R)为圆心,
半径为R=
m v 0
qB 的圆.该圆位于x轴上方且与P 1点相切.
(2)根据对称性可得出在P 2处所加的磁场最小区域也是圆,同理可求得其方程为(x-a) 2+(y-R) 2=R 2
圆心为(a,R),半径为R=
m v 0
qB ,
由数学知识可知该圆位于x轴上方且与P 2点相切;
根据左手定则判断得知,磁场方向垂直于xOy平面向里;
沿图示v 0方向射出的带电粒子运动的轨迹如图所示.
答:
(1)所加磁场的边界的轨迹是一个以(-a,R)为圆心,半径为R=
m v 0
qB 的圆.该圆位于x轴上方且与P 1点相切.
(2)①所加磁场的方向垂直于xOy平面向里;在图中定性画出所加的最小磁场区域边界的形状是圆,该圆位于x轴上方且与P 2点相切.如上图所示;
②定性画出沿图示v o方向射出的带电粒子运动的轨迹如图;
③所加磁场区域与xOy平面所成截面边界的轨迹方程为(x-a) 2+(y-R) 2=R 2.圆心为(a,R),半径为R=
m v 0
qB .