题目内容

【题目】如图所示,aefc和befd是垂直于纸面向里的匀强磁场I、II的边界,磁场I、Ⅱ的磁感应强度分别为B1、B2,且B2=2B1,一质量为m、电荷量为q的带电粒子垂直边界ae从P点射入磁场I,后经f点进入磁场II,并最终从fc边界射出磁场区域.不计粒子重力,该带电粒子在磁场中运动的总时间为( )

A.B.

C.D.

【答案】B

【解析】

粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用,故粒子做圆周运动,洛伦兹力做向心力,故有

则有

粒子垂直边界ae从P点射入磁场Ⅰ,后经f点进入磁场Ⅱ,故根据几何关系可得:粒子在磁场Ⅰ中做圆周运动的半径为磁场宽度d;根据轨道半径表达式,由两磁场区域磁感应强度大小关系可得:粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径为磁场宽度,那么,根据几何关系可得:粒子从P到f转过的中心角为,粒子在f点沿fd方向进入磁场Ⅱ;然后粒子在磁场Ⅱ中转过,在e点沿ea方向进入磁场Ⅰ;最后,粒子在磁场Ⅰ中转过后从fc边界射出磁场区域;故粒子在两个磁场区域分别转过,根据周期可得:该带电粒子在磁场中运动的总时间为

故选B。

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