题目内容

如图所示,有一个正方形的匀强磁场区域abcd,e是ad的中点,f是cd的中点,如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子,恰好从e点射出,粒子的重力不计,则( )

A.如果粒子的速度增大为原来的二倍,磁场的磁感应强度不变,也将从e点射出
B.如果粒子的速度增大为原来的二倍,磁场的磁感应强度也变为原来的二倍,将从d点射出
C.如果粒子的速度不变,磁场的磁感应强度变为原来的倍,将从f点射出
D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时,从f点射出所用时间最短
【答案】分析:粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动.由半径公式r=,分析速度增大时,半径如何变化,根据轨迹,分析粒子将从哪点射出;根据轨迹对应的圆心角分析运动时间的关系.
解答:解:
A、如果粒子的速度增大为原来的二倍,磁场的磁感应强度不变,由半径公式r=可知,半径将为原来的2倍,粒子不可能从e点射出.故A错误.
B、如果粒子的速度增大为原来的二倍,磁场的磁感应强度也变为原来的二倍,由半径公式r=可知,半径不变,仍从e点射出.故B错误.
C、设正方形的边长为2a,则粒子从e点射出时,轨迹半径为a.如果粒子的速度不变,磁场的磁感应强度变为原来的倍,由半径公式r=可知,半径将变为原来的4倍,即变2a.粒子轨迹圆心在cd延长线上,设粒子将g点射出磁场,则dg=2a-2a≈0.8a,所以粒子从fd之间射出磁场.故C错误.
D、只改变粒子的速度使其分别从e、d、f三点射出时,轨迹的圆心角是从f点射出时最小,运动时间最短.故D正确.
故选D
点评:本题要掌握粒子圆周运动的半径公式,由几何关确定圆心的位置,及由半径的公式确定半径的大小,由转过的角度确定时间.
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