题目内容
如图所示,一个质子和一个α粒子垂直于磁场从同一点射入一个匀强磁场,若它们在磁场中运动的轨迹重合,则它们在磁场中运动的过程( )
A、两种粒子的加速度大小相同 | B、两种粒子的动量大小相同 | C、两种粒子的动能相同 | D、磁场对α粒子的冲量大小是对质子冲量大小的两倍 |
分析:质子和α粒子进入磁场后做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力.质子与α粒子的电量分别为e和2e,质量之比为1:4.推导出轨迹半径与动能、动量的关系,得到周期公式,再进行分析.
解答:解:A、由qvB=m
,得:r=
,因半径相同,质量之比为1:4;电量之比为1:2;则v之比为:vH:vα=2:1;而a=
,故加速度不相等;故A错误;
B、由上式可得,mv=Bqr,因r相等,而q不同,故动量大小不相等;故B错误;
C、因动能Ek=
mv2,得轨道半径r相同,质子与α粒子的相等,r相等,则得动能Ek相同.故C正确.
D、两个粒子在磁场中初末速度均相同,由动量定理可得,冲量等于动量的改变量,则有:I=2mv=2Bqr;由A可知,电量之比为1:2,则有:磁场对α粒子的冲量大小是对质子冲量大小的两倍;故D正确;
故选:CD.
v2 |
r |
mv |
Bq |
v2 |
r |
B、由上式可得,mv=Bqr,因r相等,而q不同,故动量大小不相等;故B错误;
C、因动能Ek=
1 |
2 |
D、两个粒子在磁场中初末速度均相同,由动量定理可得,冲量等于动量的改变量,则有:I=2mv=2Bqr;由A可知,电量之比为1:2,则有:磁场对α粒子的冲量大小是对质子冲量大小的两倍;故D正确;
故选:CD.
点评:本题考查带电粒子在电场中的运动,要注意应用我们所学过的向心力公式及动能、动量等相关知识进行分析解答.
练习册系列答案
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如图所示,一个质子和一个α粒子先后垂直磁场方向进入一个有理想边界的匀强磁场区域,它们在磁场中的运动轨迹完全相同,都是以图中的O点为圆心的半圆.已知质子与α粒子的电荷量之比q1:q2=1:2,质量之比m1:m2=1:4,则以下说法中正确的是( )
A、它们在磁场中运动时的动能相等 | B、它们在磁场中所受到的向心力大小相等 | C、它们在磁场中运动的时间相等 | D、它们在磁场中运动时的动量大小相等 |