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精英家教网环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,如图所示,正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环水平垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两种带电粒子将被局限在环状空腔内,只在洛伦兹力作用下,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而在碰撞区迎面相撞,为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )
A、对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子的运动周期越大
B、对于给定的带电粒子,不管加速电压U如何变化,粒子的运动周期都保持不变
C、对于给定的加速电压,带点粒子的比荷
q
m
越大,磁感应强度B越大
D、对于给定的加速电压,带点粒子的比荷
q
m
越大,磁感应强度B越小
分析:通过粒子的周期T=
2πr
v
,判断周期的变化;结合粒子在磁场中的半径公式,根据粒子速度与加速电压的关系得出半径的表达式,抓住半径不变,从而进行判断.
解答:解:AB、粒子在空腔内的周期T=
2πr
v
,故加速电压越大,粒子速率v越大,其周期越小.故A、B错误.
CD、在加速器中,根据动能定理有:qU=
1
2
mv2
,在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r=
mv
qB
,即r=
1
B
2mU
q
.可知在半径不变的条件下,
q
m
越大,B越小.故C错误,D正确.
故选:D.
点评:本题是带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动类型,除了常规思路外,抓住隐含条件进行分析是关键.本题的隐含条件是电子的运动半径不变.
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