Question

在粒子加速领域中A．有开创贡献的物理学家谢家麟获得2011年度国家最高科学技术奖，该奖项被誉为是“中国的诺贝尔奖”．谢家麟在上世纪80年代参勾了北京正负电子环艰对撞机的研究．环型对撞机是研究高能粒子的重耍装S，比荷相等的正、负离子由静止都经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向同时注入对撞机的高其空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面乖直的匀强磁场，磁感应强度人小为B．正、负离子在环状空腔内只受洛伦兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，然后在碰撞区迎面相撞，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　）

• A、.所加的匀强磁场的方向应垂直圆环平面向外
• B、.若加速电压．一定，离子的比荷

  q

  m

  越大，磁感应强度B越小
• C、.磁感应强度B-定时，比荷

  q

  m

  相同的离子加速后，质量大的离子动能小
• D、.对于给定的正、负离子，加速电压U越大，离子在环状空腔磁场中的运动时间越长

Answer 1

分析：根据带电粒子在环形空腔内的运动轨迹，运用左手定则判断匀强磁场的方向．根据带电粒子在磁场中运动的半径公式r=

mv

qB

判断磁感应强度大小和比荷的大小关系．

解答：解：A、负离子顺时针转动，正离子逆时针转动，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里．故A错误．
B、根据带电粒子在磁场中运动的半径公式r=

mv

qB

，结合qU=

1

2

mv2，解得r=

2mU qB2

，加速电压一定，离子的比荷

q

m

越大，要维持半径不变，则磁感应强度变小．故B正确．
C、根据r=

2mU qB2

知，磁感应强度一定，比荷相同，则加速电压相等，根据qU=

1

2

mv2，电量大的离子动能大．故C错误．
D、因为r=

mv

qB

，周期T=

2πr

v

=

2πm

qB

．加速电压变大知运动时间不变．故D错误．
故选B．

点评：解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力方向、电荷运动方向和磁场方向的关系，以及抓住离子的半径不变，得出半径和加速电压、比荷和磁感应强度的关系．