题目内容

【题目】.如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点,一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场,现设法使该带电粒子从O点沿纸面与Od成30°的方向,以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是(   ).

A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从cd边射出磁场

B.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ad边射出磁场

C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从bc边射出磁场

D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ab边射出磁场

【答案】AC

【解析】

由题,带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场,则知带电粒子的运动周期为T=2t0。

A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是,粒子轨迹的圆心角为,速度的偏向角也为,根据几何知识得知,粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°,必定从cd射出磁场。故A正确。

B.当带电粒子的轨迹与ad边相切时,轨迹的圆心角为60°,粒子运动的时间为,在所有从ad边射出的粒子中最长时间为,故若该带电粒子在磁场中经历的时间是 ,一定不是从ad边射出磁场。故B错误。

C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是,则得到轨迹的圆心角为,由于,则一定从bc边射出磁场。故C正确。

D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是,则得到轨迹的圆心角为π,而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于60°+90°=150°=π<π,故一定不从ab边射出磁场。故D错误。

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