解题思路:(1)根据几何关系求出粒子在圆形磁场中运动的轨道半径,结合半径公式求出粒子从O点射入时的速度大小.
(2)根据几何关系求出粒子在左边磁场中运动的半径,结合圆周运动的半径公式求出磁感应强度的大小,通过左手定则判断出磁场的方向.
(3)根据几何关系求出等边三角形的边长,从而求出最小的横截面积.
(1)如图,由几何关系的,粒子在圆形磁场中的运动的轨道半径为:r=Rtan30°=
3
3R.
根据r=[mv/qB]得:v=
qBr
m=
3qBR
3m.
(2)根据几何关系知,粒子在左边磁场中的运动的轨道半径r′=2Rtan30°=
2
3R
3.
根据r′=
mv
qB′,解得B′=
mv
qr′=
m•
3qBR
3m
q
2
3R
3=
1
2B.
根据左手定则,磁感应强度的方向垂直纸面向里.
(3)设OD的长度为d,由几何关系得:d=
3R+
r′
cos30°=
3R+
4
3R
则△DEF的最小面积为:S=
3d2=
3(
3R+
4R
3)2.
答:(1)粒子从O点射入圆形磁场时的速度大小为
3qBR
3m.
(2)DEF区域内的磁感应强度大小为
1
2B,方向垂直纸面向里.
(3)△DEF的最小面积为
3(
3R+
4R
3)2.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题考查带电粒子在磁场中的运动问题,对数学几何能力的要求较高,关键确定出粒子做圆周运动的半径,根据半径公式进行求解.