Question

（20分）如图，在直角坐标系xOy平面内，虚线MN平行于y轴，N点坐标（－l，0），MN与y轴之间有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的圆形有界匀强磁场（图中未画出）。现有一质量为m、电荷量为e的电子，从虚线MN上的P点，以平行于x轴正方向的初速度v₀射人电场，并从y轴上A点（0，0.5l）射出电场，射出时速度方向与y轴负方向成30°角，此后，电子做匀速直线运动，进人磁场并从圆形有界磁场边界上Q点（l/6，－l）射出，速度沿x轴负方向。不计电子重力。求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小？
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小？电子在磁场中运动的时间t是多少？
（3）圆形有界匀强磁场区域的最小面积S是多大？

Answer 1

（1）（2），t=（3）

试题分析：（1）设电子在电场中运动的加速度为a，时间为t，离开电场时，沿y轴方向的速度大小为v_y，则a=eE/m，v_y=at，l=v₀t，v_y=v₀cot30°
解得
（2）设轨迹与x轴的交点为D，OD距离为x_D，则x_D=0.5ltan30°；x_D=
所以，DQ平行于y轴，电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道的圆心在DQ上，电子运动轨迹如图所示。设电子离开电场时速度为v，在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r，则v_０=vsin30°


（有）
  
（或）
解得，t= 
（3）以切点F、Q为直径的圆形有界匀强磁场区域的半径最小，设为r₁，则