题目内容

13.如图所示,一束电子以不同的速率从O点垂直射入一匀强磁场中,磁场的边界为正方形abcd,下列关于电子在磁场区域的运动,下列说法正确的是(  )
A.入射速率越大,电子的运动时间越长
B.入射速率越大,电子的运动轨迹越长
C.ab边射出的电子,它们运动的时间都相等
D.ab边射出的电子,它们运动的周期都相等

分析 电子粒子飞入匀强磁场中做匀速圆周运动,根据半径和周期公式分析速率越大,轨迹半径和周期如何变化;在有界磁场中转动的时间越长,则粒子转过的圆心角越大,运动时间越长.

解答 解:A、由t=$\frac{θ}{2π}$T知,电子在磁场中运动时间与轨迹对应的圆心角成正比,所以电子在磁场中运动的时间越长,其轨迹线所对应的圆心角θ越大,由周期公式T=$\frac{2πm}{qB}$知,周期与电子的速率无关,运动的时间仅仅与偏转的角度有关;所以从ad边射出的粒子的时间相等,且大于从ab边和从bc边射出的电子 的时间.故A错误;
B、电子粒子飞入匀强磁场中做匀速圆周运动,由图可知,粒子从b点射出时的轨迹最长;
由半径公式r=$\frac{mv}{qB}$知,轨迹半径与速率成正比,则电子的速率越大,在磁场中的运动轨迹半径越大.可见,并不是入射速率越大,电子的运动轨迹越长.故B错误;
C、结合ab的分析可知,从ab边射出的电子,速率越大,半径越大,则偏转的角度越小,运动的时间越短.C错误;
D、由周期公式T=$\frac{2πm}{qB}$知,周期与电子的速率无关,所以在磁场中的运动周期相同,故D正确.
故选:D

点评 带电粒子在磁场中的偏转要注意两点:一是圆心的确定,二是半径的求出,必要时先画出可能的图形再进行分析计算

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