题目内容

18.圆形区域内有如图所示的匀强磁场,一束相同荷质比的带电粒子对准圆心O射入,分别从a、b两点射出,则从b点射出的粒子(  )
A.匀强磁场对b做的功较多B.运动半径较小
C.速率较小D.在磁场中的运动时间较短

分析 洛伦兹力对带电粒子不做功.荷质比相同的带电粒子,以不同的速率垂直进入匀强磁场中,运动半径的不同,导致运动轨迹也不同,运动轨迹对应的半径越大,则粒子的速率也越大.而运动周期它们均一样,但运动时间却由圆弧对应的圆心角决定.

解答 解:A、带电粒子在匀强磁场中受到洛伦兹力作用,而洛伦兹方向总与粒子的速度方向垂直,对粒子不做功,故A错误.
BC、由洛伦兹力提供向心力,得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$解得:r=$\frac{mv}{qB}$,可知两个粒子的荷质比相同,则轨迹半径与速率成正比,结合几何运动径迹可知,从b点射出的粒子运动的半径较大,其运动速率较大,故B、C错误;
D、由图可以看出a粒子偏转角较大,b粒子偏转角较小,粒子在磁场中运动周期为 T=$\frac{2πm}{qB}$,由于荷质比相同,周期与速率无关,仅由轨迹所对的圆心角决定,故b点射出的粒子运动时间较短,故D正确;
故选:D.

点评 本题关键是结合圆的对称性,运用洛伦兹力提供向心力列式分析计算.

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