题目内容
【题目】如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在t＝0时刻，从原点O发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角分布在0°～90°范围内。其中，沿y轴正方向发射的粒子在t＝t0时刻刚好从磁场右边界上P（3a，
a）点离开磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a
B.粒子的发射速度大小为
C.带电粒子的比荷为
D.带电粒子在磁场中运动的最长时间为2t0
【答案】D
【解析】
A．沿y轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：
设粒子运动的轨迹半径为r，根据几何关系有
可得粒子在磁场中做圆周运动的半径
选项A错误；
B．根据几何关系可得
所以
圆弧OP的长度
所以粒子的发射速度大小
选项B错误；
C．根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子速度以及半径可得带电粒子的荷质比
选项C错误；
D．当粒子轨迹恰好与磁场右边界相切时，粒子在磁场中运动的时间最长，画出粒子轨迹过程图如图所示：
粒子与磁场边界相切于M点，从E点射出。
设从P点射出的粒子转过的圆心角为
，时间为
，从E点射出的粒子转过的圆心角为
，故带电粒子在磁场中运动的最长时间为
，选项D正确。
故选D。
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