题目内容

3.如图所示,空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,纸面内A、B、C三点构成一等边三角形.在A点有甲、乙、丙三个质量相同的粒子以相同的速度垂直于BC边进入磁场,并分别从B点、BC的中点D,AC的中点E离开三角形区域,粒子重力不计.下列说法正确的是(  )
A.甲粒子带负电,乙粒子不带电,丙粒子带正电
B.若磁场区域足够大,则三个粒子都能回到A点
C.甲粒子受到的洛伦兹力大小是丙粒子的2倍
D.甲粒子在三角形内运动的时间是丙粒子的2倍

分析 这题纯粹是一道带电粒子在磁场做匀速圆周运动的问题,考查了左手定则、半径公式、周期公式、运动时间等相关内容.当然这些公式是由相应的规律推导而得,虽不需死记,但能记住对做类似的选择题很方便.

解答 解:A、根据左手定则,从B点射出的粒子受到向右的洛仑兹力,所以甲粒子带正电,与此相反的从AC中点射出的粒子受向左的洛仑兹力,丙粒子带负电,而方向未偏转从BC中点射出的乙粒子不带电,所以选项A错误.
B、若磁场足够大,做匀速圆周运动的甲和丙粒子能回到出发点A,但乙粒子由于不受洛仑兹力将做匀速直线运动,一直运动下去,不能回到A点,所以选项B错误.
C、由几何关系求得粒子做匀速圆周运动的半径为r甲=L,r丙=$\frac{1}{2}$L.而据半径公式r=$\frac{mv}{qB}$  (洛仑兹力提供向心力可得),则q甲=$\frac{1}{2}$q丙,由洛仑兹力公式F=qvB可得F甲=$\frac{1}{2}$F丙,所以选项C错误.
D、由周期公式T=$\frac{2πr}{v}=\frac{2πm}{qB}$可得T甲=2T丙,而偏转角θ均为60°,由带电粒子在磁场中运动时间t=$\frac{θ}{360°}$T 可知t甲=2t丙,所以选项D正确.
故选:D

点评 需要注意的是带电粒子做匀速圆周运动的半径与速度有关,但带电粒子的周期只与粒子的比荷和磁感应强度有关,而与速度和半径无关,而在磁场中运动的时间是由偏转角来决定的.

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