题目内容

6.如图所示,边长为L的正方形abcd为两个匀强磁场的边界,正方形内磁场的方向垂直纸面向外.磁感应强度大小为B,正方形外的磁场范围足够大,方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B;把一个离子源放在顶点a处,它将沿ac连线方向发射质量也为m、电荷量为q(q>0)、初速度为v0=$\frac{\sqrt{2}qBL}{2m}$的带负电粒子(重力不计),下列说法正确的是(  )
A.粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为$\sqrt{2}$L
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为$\frac{2πm}{qB}$
C.粒子第一次到达c点所用的时间为$\frac{πm}{qB}$
D.粒子第一次返回a点所用的时间为$\frac{4πm}{qB}$

分析 根据洛伦兹力充当向心力可求得粒子半径;由v=$\frac{2πR}{T}$可得出周期公式;再分析粒子的运动过程,明确粒子的运动轨迹,从而确定粒子到达c和到达d所用的时间.

解答 解:A、由Bqv=m$\frac{{v}^{2}}{R}$可知:R=$\frac{m{v}_{0}}{Bq}$=$\frac{\sqrt{2}L}{2}$,故A错误;
B、由v=$\frac{2πR}{T}$可知,粒子在磁场中运动的周期T=$\frac{2πm}{Bq}$;故B正确;
C、由几何关系可知,粒子在内部磁场中应恰好到达b点,离开b后再经四分之三圆周到达c点,运动轨迹如图所示,则可知到达c点的时间为一个周期,故为T=$\frac{2πm}{Bq}$,故C错误;
D、粒子由c点进入时也ca方向,经四分之一圆周到达d点,离开后再在外磁场中经经四分之三圆周回到a点,则可知,粒子恰好经过了2个周期,故间为$\frac{4πm}{qB}$;故D正确.
故选:BD.

点评 本题考查带电粒子在磁场中的运动,要注意明确粒子周期公式和半径公式的正确推导和应用,同时一定要注意分析几何关系,明确粒子的运动轨迹和运动过程是解题的关键.

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