题目内容

如图所示,在平面坐标系xOy内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外.一带正电粒子从第Ⅲ象限中的Q(-2L,-L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场.不计粒子重力,求:
(1)电场强度与磁感应强度大小之比.
(2)粒子在磁场与电场中运动时间之比.
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由平抛运动规律及牛顿运动定律得
2L=v0t1
L=
1
2
at12
Eq=ma
粒子到达O点时沿+y方向分速度vy=at1=v0
tanα=
vy
v0
=45°
粒子在磁场中的速度为v=
2
v0
因洛仑兹力充当向心力,即Bqv=m
v2
r

由几何关系可知r=
2
L
联立可得:
E
B
=
V0
2

(2)粒子在磁场中运动的周期T=
2πr
v

粒子在磁场中运动的时间t2=
1
4
T=
πL
2v0

则磁场与电场中运动时间之比:
t2
t1
=
π
4


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