题目内容

9.在半径为R的圆形区域内,存在垂直于圆平面(未画出)的磁感应强度为B的匀强磁场,在P点有一粒子源,不断向纸面内磁场中以相同速率v0(较大)射入比荷为$\frac{q}{m}$的带负电的粒子,发生偏转后又飞出磁场,则下列说法正确的是(不计重力)(  )
A.带电粒子飞出磁场时的动能一定相等
B.带电粒子在磁场中运动半径一定相等
C.由Q点飞出的带电粒子在磁场中运动的时间最长
D.沿PQ方向射入的带电粒子飞出时偏转角最大

分析 粒子在磁场中均由于洛仑兹力充当向心力而做匀速圆周运动,则根据公式和圆的性质可得出粒子运动的半径、偏向角及离开磁场的时间.

解答 解:A、由题意可知:v0、$\frac{q}{m}$相同,但粒子质量不一定相同,粒子初动能不一定相同,粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力不做功,粒子离开磁场时的动能等于粒子射入磁场时的初动能,由于粒子的初动能不一定相等,则粒子离开磁场时的动能不一定相等,故A错误;
B、离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qv0B=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,解得:r=$\frac{m{v}_{0}}{qB}$,由于:v0、$\frac{q}{m}$、B都相同,则粒子的轨道半径一定相同,故B正确;
C、由圆的性质可知,轨迹圆与磁场圆相交,当轨迹圆的弦长最大时偏向角最大,故应该使弦长为PQ,故由Q点飞出的粒子圆心角最大,所对应的时间最长;此时粒子一定不会沿PQ射入.故C正确,D错误;
故选:BC.

点评 本题为多个粒子的偏转问题,此类题目要求我们能将圆的性质掌握清楚,利用我们所掌握的几何知识进行分析判断.

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