题目内容

9.如图所示,在x>0、y>0的空间有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场.现有两个质量及电荷量均相同的带电粒子,由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场,然后分别从y轴上的M、N两点射出磁场,不计粒子重力及它们间的相互作用.比较两粒子的运动,下列说法正确的是(  )
A.从N点射出的粒子初速度较大
B.从N点射出的粒子在磁场中的加速度较大
C.从M点射出的粒子在磁场中的角速度较大
D.从M点射出的粒子在磁场中的时间较短

分析 由运动轨迹确定半径的大小与所速度偏转角度的大小,半径大的速度大,偏转角度大的时间长.

解答 解:分别画出粒子运动的轨迹如图:

A、根据r=$\frac{mv}{qB}$知,粒子的质量及电荷量均相同,初速度大的轨道半径大,由图可知从N点射出的粒子初速度较小,故A错误;
C、根据T=$\frac{2πm}{qB}$知,粒子的在磁场中运动的周期与粒子的速度无关,粒子的质量及电荷量均相同,则周期相同,粒子做圆周运动的角速度:$ω=\frac{2π}{T}=\frac{qB}{m}$是相等的.故C错误;
B、粒子做圆周运动的向心加速度:${a}_{n}=\frac{{ω}^{2}}{r}$,两种粒子的角速度相等,到达M点的半径大,所以,从M点射出的粒子在磁场中的加速度较大.故B错误;
D、由图可知,从M点射出的粒子圆心角比较小,根据t=$\frac{θ}{2π}T$知,从M点射出的粒子运动时间最短,故D正确.
故选:D.

点评 首先根据题意判断带电粒子的偏转方向是解决此题的关键,根据偏转方向,画出运动轨迹的草图,可分三步走:
(1)画轨迹:即确定圆心,用几何方法球半径并画出轨迹.
(2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系、偏转角与圆心角、运动时间相联系.
(3)用规律:即牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是半径公式和周期公式.

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