题目内容

17.如图所示,在边长为L的正方形区域里有垂直纸面向里的匀强磁场,有a、b、c三个带电粒子(不计重力)依次从A点沿AB方向水平射入磁场,其运动轨迹分别如图所示,a带电粒子从AC边中点E射出,b从C点射出,c从D点射出,则下列判断正确的是(  )
A.三个粒子都带正电
B.三个粒子在磁场中的运动时间之比一定为2:2:1
C.若三个粒子的比荷相等,则三个粒子的速率之比为1:2:4
D.若三个粒子射入时动量相等,则三个粒子的带电量之比为1:2:4

分析 由左手定则和带电粒子的偏转方向就能确定带电粒子的电性,至于运动时间可以先由几何关系求出半径之比及至速度之比,由运动学公式从而求出运动时间之比,若三个入射粒子的动量之比相等,则由洛仑兹力提供向心力就能求出带电量之比.

解答 解:A、由左手定则及偏转方向知道,三个粒子在垂直向里的磁场中均做逆时针方向圆周运动,所以带电粒子均带负电,选项A错误.
B、由几何关系知:ra=$\frac{1}{4}L$,rb=$\frac{1}{2}L$,rc=L,由洛仑兹力提供向心力qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$得到:v=$\frac{qBr}{m}$,则ta:tb:tc=$\frac{2π{r}_{a}}{{v}_{a}}:\frac{2π{r}_{b}}{{v}_{b}}:\frac{2π{r}_{c}}{{v}_{c}}$,由于比荷不确定,所以时间之比不一定等于偏转角之比,选项B错误.
C、由上述结论:若比荷相等则v与r成正比,所以va:vb:vc=ra:rb:rc=$\frac{1}{4}:\frac{1}{2}:1$=1:2:4,所以选项C正确.
D、由洛仑兹力提供向心力:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,可以求得:$q=\frac{mv}{Br}$,当动量mv相等时,电量与半径成反比为4:2:1,所以选择D错误.
故选:C

点评 本题是三种带电粒子从同一点沿同一方向射入正方形区域,从不同的特殊点射出正方形区域,由几何关系求出半径关系,从而由题设条件可以求出速度之比、电量之比等相关选项.

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