题目内容

如图所示的虚线框为一长方形区域,该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场,一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后,分别从a、b、c、d四点射出磁场,比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td,其大小关系是(  )
分析:电子进入匀强磁场后只受洛伦兹力做匀速圆周运动,四个电子运动的周期都相同,作出轨迹,根据圆心角的大小判断电子在磁场运动时间的大小.
解答:解:电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为
   T=
2πm
qB

四个电子m、q相同,B也相同,则它们圆周运动的周期相同.
画出电子运动的轨迹如图.从图1看出,从a、b两点射出的电子轨迹所对的圆心角都是π,则ta=tb=
π
T
=
1
2
T

从图2看出,从d射出的电子轨迹所对的圆心角∠OO2d<∠OO1C<π,根据圆周运动的时间t=
α
T
,T相同时,圆心角α越大,时间t越大,所以
T
2
tc>td.所以ta=tb>tc>td
故选D
点评:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题,画轨迹是基本方法,也是基本能力,粒子运动的时间常常根据t=
α
T
(α是轨迹的圆心角)求解.
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