题目内容

10.如图所示,匀强磁场分布在半径为R的$\frac{1}{4}$圆形区域MON内,Q为半径ON上的一点且OQ=$\frac{\sqrt{2}}{2}$R,P点为边界上一点,且PQ与OM平行.现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场(不计粒子重力及粒子间的相互作用),其中粒子1从M点正对圆心射入,恰从N点出,粒子2从P点沿PQ射入,下列说法正确的是(  )
A.粒子2一定从N点射出磁场
B.粒子2在P、N之间某点射出磁场
C.粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为3:2
D.粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为2:1

分析 带电粒子在磁场中的运动,确定圆心的方法:(1)洛仑兹力指向圆心;(2)弦的中垂线过圆心.由此方法确定运动轨迹.求粒子运动时间在磁场中运动时间的方法:(1)$t=\frac{θ}{2π}T$;(2)$t=\frac{s}{v}$,s为弧长.由此方法比较时间.

解答 解:粒子1从M点正对圆心射入,恰从N点出,根据洛仑兹力指向圆心,和MN的中垂线过圆心,可确定圆心O1,运动轨迹为蓝色圆弧,其半径R.两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场,粒子运动的半径相同.粒子2从P点沿PQ射入,根据洛仑兹力指向圆心,圆心O2应在P点上方R处,连接O2P、ON、OP、O2N,O2PON为菱形,O2N大小为R,所以粒子2一定从N点射出磁场.A正确,B错误.
∠MO1N=90°;∠PO2N=∠POQ,cos∠POQ=$\frac{OQ}{OP}$,所以∠PO2N=∠POQ=45°.两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场,粒子运动的周期相同.粒子运动时间与圆心角成正比.所以粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为2:1.C错误,D正确.
故选:AD.

点评 本题对数学有一定要求,同时还需掌握确定圆心的方法,粒子运动时间在磁场中运动时间的方法,好题.

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