题目内容

如图所示,在x>0、y>0空间存在一恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现把α粒子(
 
4
2
He
的原子核)和质子(
 
1
1
H
)在x轴上的P点以相同速度垂直于x轴射入此磁场,两粒子在磁场中运动轨迹如图中虚线所示,其中一个粒子由坐标原点垂直于x轴射出磁场,另一个粒子在y轴上的Q点垂直于y轴射出磁场.以下关于上述过程的说法正确的是(  )
分析:两种粒子均做匀速圆周运动,根据几何关系得到半径之比,然后根据洛伦兹力提供向心力列式分析判断.
解答:解:A、B、根据洛伦兹力提供向心力,有qvB=m
v2
R
,解得R=
mv
qB

故α粒子与质子在磁场中作圆周运动的半径之比为
rα
rH
=
mα
mH
?
qH
qα
=
4
1
×
1
2
=
2
1
,故A错误,B错误;
C、由几何关系,两段圆弧的半径之比为2:1,故圆弧长度之比为:SαSH=Rα?
π
2
RH?π=1:1
,即两段圆弧的长度相等,故C错误;
D、周期T=
2πr
v
=
2πm
qB

由于tα=
1
4
Tα
tH=
1
2
TH

故tα:tH=
90°
360°
Tα
180°
360°
TH
=1:1,故D正确;
故选D.
点评:本题关键根据洛伦兹力提供向心力求解出半径和周期表达式,再根据几何关系得到半径之比,然后列式分析.
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