Question

(1)試在圖中的適當位置和區(qū)域加一垂直于xOy平面、磁感應強度為B的勻強磁場，使這簇帶電粒子通過該磁場后都沿平行于x軸方向運動．在圖中定性畫出所加的最小磁場區(qū)域邊界的形狀和位置．
(2)試在圖中的某些區(qū)域再加垂直于xOy平面、磁感應強度為B的勻強磁場，使從Pl點發(fā)出的這簇帶電粒子通過磁場后都能通過P2(a，0)點．
要求：①說明所加磁場的方向，并在圖中定性畫出所加的最小磁場區(qū)域邊界的形狀和位置；
②定性畫出沿圖示vo方向射出的帶電粒子運動的軌跡；
③寫出所加磁場區(qū)域與xOy平面所成截面邊界的軌跡方程．

Answer 1

（1）所加磁場的邊界的軌跡是一個以(一a，R)為圓心，半徑為R＝mVo／Bq的圓．該圓位于x軸上方且與P1點相切
（2）
①在P2處所加的磁場最小區(qū)域也是圓
②

③(x-a)2+(y一R)2＝R2

(1)設(shè)帶電粒子從A點離開磁場區(qū)域，A點坐標為(x、y)，粒子旋轉(zhuǎn)的半徑為R，旋轉(zhuǎn)的圓心在C點，旋轉(zhuǎn)圓心角為α，則x＝一a+Rsinα，y= R—Rcosα，(4分)

解得(x+a)2+(y一R)2＝R2．(3分)
可見，所加磁場的邊界的軌跡是一個以(一a，R)為圓心，半徑為R＝mVo／Bq的圓．該圓位于x軸上方且與P1點相切．（3分）
(2)根據(jù)對稱性可得出在P2處所加的磁場最小區(qū)域也是圓，(1分)
同理可求得其方程為(x-a)2+(y一R)2＝R2 (2分)
圓心為(a，R)，半徑為R＝mVo／Bq，該圓位于x軸上方且與P2點相切；(2分)  
根據(jù)左手定則判斷，磁場方向垂直于xOy平面向里；(1分)
沿圖示v0方向射出的帶電粒子運動的軌跡如圖所示．(4分)