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如图所示,在xOy平面内,一质量为m,电荷量为g的带电粒子(重力不计)以速度v0从坐标原点D沿与+x方向成θ角射人第一象限区,并从x轴上A的点离开第一象限区.

   1)若在xOy平面存在一点电荷形成的电场,带电粒子q在电场力作用下沿圆弧匀速率从O点运动到A点,已知OA间的距离为a,θ=30°,求D点电场强度E的大小。

   2)若只存在一范围足够大的垂直于xOy平面的匀强磁场区,已知磁场的磁感应强度为B,求带电粒子飞离y轴的最远距离。

   3)若只在第一象限内存在垂直于xOy平面的圆形匀强磁场区,已知OA间的距离仍为a,且θ=45°,求磁场的磁感应强度的最小值B0

答案

1)粒子在电场中做匀速圆周运动,由电场力提供向心力,有

       3分)

由几何关系可知,带电粒子运动的半径    2分)

解得                           1分)

2)粒子在磁场中圆周运动的轨迹如图所示,

     解得       3分)

P点到y轴的距离最远 xm= 3分)

3)如图所示,圆形磁场区只限于第一象限内,磁场磁感应强度越小,粒子回旋半径越大,则磁场区半径越大,当磁场区圆边界与xy轴相切,磁场磁感应强度最小,(说明2分)

设对应的运动半径为r3

               3分)

          2分)

解得         1分)

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