如图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0×10-3T，在x轴上距坐标原点L=
m的P处为离子的入射口，在y轴上上安放接收器，现将一带正电荷的粒子以v=4×104m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L=2 2
m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m，电量为q，不计重力．2 2
（1）求上述粒子的比荷
；q m
（2）如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场，就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求匀强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加上这个匀强电场；
（3）为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子，在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形．
（1）设粒子在磁场中的运动半径为r．如图甲，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径，
由几何关系得 r=
L=2 2
m1 2
由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力，
可得 Bqv=mv2 r
联立①②并代入数据得
=q m
=v Br
=4×107C/kg4×104 2×10-3× 1 2
（2）设所加电场的场强大小为E．如图乙，当粒子子经过Q点时，速度沿y轴正方向，
依题意，在此时加入沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时洛伦兹力平衡，则有
qE=Bqv
代入数据得 E=80V/m
所加电场的长枪方向沿x轴正方向．由几何关系可知，圆弧PQ所对应的圆心角为45°，
设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T，所求时间为t，
则有 t=
TT=45° 360° 2π r v
联立并代入数据得 t=
π×10-4s=9.8×10-6s1 32
（3）如图丙，所求的最小矩形是MM1P1P，
该区域面积s=2r•r=2r2
代入数据得 s=0.5m2
矩形如图丙中MM1P1（虚线）