题目内容

在一圆形区域内存在垂直纸面向外匀强磁场,两带正电的粒子正对圆心射入磁场区域,如图所示,α=60°,粒子1与粒子2的比荷之比是2:3,在磁场中飞行时间之比是3:4,最后它们刚好沿同一直径反向飞出.则它们的速度大小之比v1:v2是(  )
分析:粒子在磁场中受洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,运动周期T=
2πm
qB
,轨迹半径r=
mv
qB
,在磁场中飞行的时间t=
θ
T
,根据题目已知条件,联立可求得周期之比和圆心角之比,结合几何关系,求得轨迹半径之比,从而可求得粒子的速度之比.
解答:解:粒子在磁场中受洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,运动周期T=
2πm
qB
,在磁场中飞行的时间t=
θ
T

设轨迹圆心角分别为θ1和θ2,轨迹半径分别为r1和r2,R为圆形区域的半径
由题意,粒子1与粒子2的比荷之比是2:3,在磁场中飞行时间之比是3:4,
故可得:T1:T2=3:2
θ1:θ2=1:2
根据几何关系,联立可求得:θ1=60°,θ2=120°
而r=Rctg
θ
2

r1
r2
=
cot30°
cot60°
=3:1
粒子在磁场中轨迹半径r=
mv
qB

v1
v2
=
q1
m1
?r1
q2
m2
?r2
=
2
3
×
3
1
=2:1,
故ABD错误,C正确
故选:C
点评:本题考查带电粒子在磁场中的运动,关键利用已知条件,结合几何关系推到得到半径之比,从而求得速度之比,难度适中.
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