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    (16分)如图所示，在平面直角坐标系xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出)；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场．一粒子源固定在x轴上坐标为(－L，0)的A点．粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子，电子恰好能通过y轴上坐标为(0，2L)的C点，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15°角的射线ON(已知电子的质量为m，电荷量为e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用)．求：

    ⑴匀强电场的电场强度E的大小；

    ⑵电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角θ；

    ⑶圆形磁场的最小半径Rmin．

     

    【答案】

     ⑴E＝；⑵θ＝45°；⑶Rmin＝。

    【解析】

    试题分析：⑴电子在从A运动到C的过程中，只受沿＋x方向的电场力eE作用，故做类平抛运动，设其运动时间为t，因此在x方向上有：L＝                 ①

    在y方向上有：2L＝vt          ②

    由①②式联立解得：E＝

    ⑵根据类平抛运动的结论可知，电子离开电场时的速度的反向延长线将交于y方向位移的中点，即经过(－L，L)点，因此tanθ＝1，θ＝45°

    ⑶电子进入磁场后仅受洛伦兹力evCB作用，在磁场中做匀速圆周运动，设其轨道半径为r，根据牛顿第二定律有：evCB＝        ③

    根据几何关系可知：vC＝         ④

    根据题意作出电子的运动轨迹示意图如下图所示

    由图中几何关系可知，电子在磁场中偏转120°后垂直于ON射出，因此当图中PQ为圆形磁场的直径时其半径最小，即有：Rmin＝rsin60°        ⑤

    由③④⑤式联立解得：Rmin＝

    考点：本题主要考查了类平抛运动的应用、带电粒子在电场中的偏转、在有界磁场中的运动等问题，属于中档题。

     

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    （1）求电场强度的最小值及对应的磁感应强度；

    （2）若电场强度为最小值，当带电质点通过y轴上的点时，撤去匀强磁场，求带电质点落在oxz平面内的位置.

    (3)现需求解在（2）中带电质点到达oxz平面内的速度大小，试说明能否运用机械能守恒定律求解.

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       （1）杆下滑的最大速率vm；

       （2）稳定后整个电路耗电的总功率P；

       （3）杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

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       （1）杆下滑的最大速率vm；

       （2）稳定后整个电路耗电的总功率P；

       （3）杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

     

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    （1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；
    （2）带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小；
    （3）带电体沿圆弧形轨道从B到C的运动过程中，电场力和摩擦力带电体所做的功各是多少。

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    （1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；

    （2）带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小；

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