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如图所示,第三象限内存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场方向向里,大小为B0,匀强电场场强为E。第二象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面向内的匀强磁场,磁场的下边界与x轴重合。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以某一速度从M点进入第三象限,沿与y轴成600的直线运动到P点,在P点进入第二象限的磁场,经过一段时间后粒子垂直y轴上的N点通过y轴,N点到原点距离为L。忽略粒子的重力影响。求:

(1)请分析匀强电场的场强方向并求出粒子的运动速度。

(2)矩形有界磁场的磁感应强度B的大小。

(3)矩形有界磁场的最小面积。(要求有必要的文字叙述和轨迹图)

答案


解析:

(1)由于不计重力,粒子在第三象限内运动时只受电场力和洛伦兹力,它的运动为匀速直线运动,根据左手定则带正电的粒子受洛伦兹力方向垂直MP斜向下,电场力与洛伦兹力平衡斜向上,与y轴负方向成300角。              3分

由平衡条件有:

                  2分

  所以                      1分

(2)粒子在第二象限运动轨迹如图。----- 2分

由几何关系得

                    3分

根据牛顿第二定律有

                          2分

解得                3分

(3)有节磁场的最小面积        4分

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