题目内容

9.如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大),一对正、负电子分别以相同的速度沿与x轴成15°角的方向从原点垂直磁场射入,则负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为(  )
A.1:5B.5:2C.5:3D.3:2

分析 带电粒子以一定的速度垂直进入匀强磁场,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动.粒子受到的洛伦兹力提供向心力;粒子在磁场中运动的周期仅与粒子的比荷及磁场有关,粒子速度的偏向角等于轨迹的圆心角θ,根据t=$\frac{θ}{2π}$T求运动时间.

解答 解:正电子进入磁场后,在洛伦兹力作用下向上偏转,而负电子在洛伦兹力作用下向下偏转.由T=$\frac{2πm}{qB}$,知两个电子的周期相等.
正电子从y轴上射出磁场时,根据几何知识得知,速度与y轴的夹角为75°,则正电子速度的偏向角为θ1=150°,其轨迹对应的圆心角也为150°,则正电子在磁场中运动时间为t1=$\frac{150°}{360°}$T,
同理,知负电子以15°入射,从x轴离开磁场时,速度方向与x轴的夹角为15°,则轨迹对应的圆心角为30°,负电子在磁场中运动时间为t2=$\frac{30°}{360°}$T.
所以负电子与正电子在磁场中运动时间之比为t1:t2=1:5.故A正确,BCD错误.
故选:A.

点评 带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为:定圆心、画轨迹、求半径.则可画出正、负离子运动轨迹,由几何关系可知答案.

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