Question

【題目】如圖所示，在xOy平面的第二象限內(nèi)有沿y軸負方向的勻強電場，電場強度的大小E＝102 V/m，第一象限某區(qū)域內(nèi)存在著一個邊界為等邊三角形的勻強磁場，磁場方向垂直xOy平面向外。一比荷＝107 C/kg的帶正電粒子從x軸上的P點射入電場，速度大小v0＝2×104 m/s，與x軸的夾角θ＝60°。該粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，由y軸上的Q點以垂直于y軸的方向進入磁場區(qū)域，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)射出，后來恰好通過坐標原點O，且與x軸負方向的夾角α＝60°，不計粒子重力。求：

(1)OP的長度和OQ的長度；

(2)磁場的磁感應(yīng)強度大小及等邊三角形磁場區(qū)域的最小面積。

Answer 1

【答案】(1)0.15m；(2)

【解析】

(1)粒子在電場中沿x軸正方向的分運動是勻速直線運動，沿y軸正方向的分運動是勻變速直線運動

沿y軸方向：

沿x軸正方向：

聯(lián)立解得：

(2)粒子在磁場中作半徑為r的勻速圓周運動，其軌跡如圖

根據(jù)幾何關(guān)系由：

解得：r＝0.05m

根據(jù)牛頓第二定律可得：

解得：B＝0.02T

根據(jù)粒子運動軌跡和幾何關(guān)系可知，以弦QD為邊長L的△QRD是磁場區(qū)域面積最小的等邊三角形，如圖，則，故最小面積：。