题目内容

如图所示,一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S,无初速度地飘入电势差为U的加速电场,然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打在照相底片M上.下列说法正确的是(  )
分析:1、根据动能定理eU=
1
2
mv2
求出粒子进入磁场时的动能,从而可知速度v.
2、根据洛伦兹力提供向心力evB=m
v2
r
,可求出粒子的轨道半径r.根据周期公式T=
2πr
v
,计算周期T,运动时间为t=
T
2
.
3、若容器A中的粒子有初速度,再重复上述计算过程,求出这时的半径,与没有初速度的半径比较,可判断是否打在同一位置.
解答:解:A、带电粒子在加速电场中运动,由动能定理有:eU=
1
2
mv2

得粒子进入磁场时的速率为:v=
2eU
m
.故A正确.
B、C、粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有:evB=m
v2
r

解得:r=
mv
Be
=
m
Be
2eU
m
=
1
B
2mU
e
.
所以周期T=
2πr
v
=
2π
v
?
mv
Be
=
2πm
Be
,粒子在磁场中运动的时间t=
T
2
=
πm
Be
.故B错误、C正确.
D、若容器A中的粒子有初速度v0,则根据动能定理eU=
1
2
mv′2
-
1
2
mv02
,得粒子进入磁场时的速率v′=
2eU
m
+v02
.
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有ev′B=m
v′2
r′

解得:r′=
mv
Be
=
m
Be
2eU
m
+v02
>r.即若容器A中的粒子有初速度,则粒子打在照相底片上的不同的位置.故D错误.
故选:AC.
点评:本题是动能定理和牛顿定律的综合题,解决本题的关键会灵活运用动能定理和牛顿定律.
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