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精英家教网如图所示,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
v2
r
,得:r=
mv
Bq
,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=
v2
r
,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=
1
2
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.
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.
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