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如图,xoy平面内的圆y轴相切于坐标原点o.在该圆形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一个带电粒子(不计重力)从原点o沿x轴进入场区,恰好做匀速直线运动,穿过场区的时间为.若撤去磁场,只保留电场,其他条件不变,该带电粒子穿过场区的时间为/2.若撤去电场,只保留磁场,其他条件不变,求:该带电粒子穿过场区的时间.

答案

解:设电场强度为E,磁感强度为B;圆o'的半径为R;粒子的电量为q,质量为m,初速度为v.同时存在电场和磁场时,带电粒子做匀速直线运动,有

                            

                             

只存在电场时,粒子做类平抛运动,有

                            

                         

由以上式子可知x = y = R,粒子从图中的M点离开电场.        

由以上式子得                    

只存在磁场时,粒子做匀速圆周运动,从图中N点离开磁场,P为轨迹圆弧的圆心.

设半径为r                      

由以上式子可得                      

由图                       

所以,粒子在磁场中运动的时间         

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