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如图所示,在O-x y平面内,自原点O向第Ⅰ象限内以速率V0发射一群带正电的粒子。这些粒子具有相同的质量m和电荷量q 。为使这些粒子都能回到y轴,可在y轴右侧加一个垂直纸面向外的、磁感强度为B的匀强磁场,试求该磁场区域的最小面积应为多大?

答案

(18分)
分析与解:
所求磁场区域的边界由两部分构成:上边界为沿y轴入射的粒子的轨迹的一部分(半圆);下边界为所有粒子距离原点最远的点的集合,它是以原点为圆心,以粒子运动轨迹圆的直径为半径的1/4圆弧,如图所示。(示意 图6分)
设粒子运动轨迹圆半径为r,由
f 洛=qBV=m (4分) 有 r (2分)
S1 S2 (4分)
所以,S=S1+S2=πr 2=π() 2 (2分)
( 注:没画示意图,但计算过程合理,结果正确的,不扣分。)

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