题目内容

18.如图所示,两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三角形ABC理想分开,三角形内磁场方向垂直纸面向里,三角形顶点A处有一质子源,能沿∠BAC的角平分线发射速度不同的质子(质子重力不计),所有质子均能通过C点,质子比荷$\frac{q}{m}$=k,则质子的速度可能为(  )
A.2BkLB.$\frac{BkL}{2}$C.$\frac{3BkL}{2}$D.$\frac{BkL}{8}$

分析 质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据题意作出质子可能的运动轨迹,应用牛顿第二定律求出质子在速度表达式,然后分析答题.

解答 解:质子带正电,且经过C点,其可能的轨迹如图所示:

所有圆弧所对圆心角均为60°,
所以质子运行半径:r=$\frac{L}{n}$(n=1,2,3,…),
质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:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,
解得:v=$\frac{Bqr}{m}$=$\frac{BkL}{n}$(n=1,2,3,…),故AC错误,BD正确.
故选:BD.

点评 质子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,根据题意作出质子的运动轨迹是解题的关键,应用数学知识求出质子的可能轨道半径,应用牛顿第二定律求出质子的速度即可解题.

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