解答:(1)如图所示,要求光斑的长度,只要找到两个边界点即可.初速度沿x轴正方向的电子沿弧OA运动到荧光屏MN上的P点;初速度沿y轴正方向的电子沿弧OC运动到荧光屏MN上的Q点.
设粒子在磁场中运动的半径为R,
由牛顿第二定律得:ev0B=m
,
v
R
即R=
mv0
Be
由几何知识可得:PQ=R=
mv0
Be
(2)取与x轴正方向成θ角的方向射入的电子为研究对象,其射出磁场的点为E(x,y),
因其射出后能垂直打到屏MN上,故有:
x=-Rsin θ y=R+Rcos θ
即x2+(y-R)2=R2
又因为电子沿x轴正方向射入时,射出的边界点为A点;
沿y轴正方向射入时,射出的边界点为C点,故所加最小面积的磁场的边界是以(0,R)为圆心、R为半径的圆的一部分,如图乙中实线圆弧所围区域,
所以磁场范围的最小面积为:S=
πR2+R2-3 4
πR2=(1 4
+1)(π 2
)2.mv0
Be