题目内容

质子(
 
1
1
H)、氦核(
 
4
2
He)都垂直磁场方向入射同一匀强磁场,以下几种情况说法正确的是(  )
A、以相同速率射入磁场,它们的周期之比为1:2
B、以相同动能射入磁场.它们的周期之比为2:1
C、以相同速率射入磁场,它们的轨道半径之比为1:2
D、以相同动能射入磁场.它们的轨道半径之比为1:1
分析:质子和α粒子进入磁场后做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力.质子与α粒子的电量分别为e和2e,质量之比为1:4.推导出轨迹半径与速度、动能的关系,由T=
2πr
v
得到周期公式T=
2πm
Bq
,再进行分析.
解答:解:质子与α粒子的电量分别为e和2e,质量之比为1:4,故二者比荷之比为2:1
由qvB=m
v2
r
及由T=
2πr
v

r=
mv
Bq

T=
2πm
Bq

当速率相同时,半径之比等于比荷的反比,
即它们的轨道半径之比为1:2,周期与速率无关,
它们的周期之比为1:2,故AC正确,B错误;
由动能Ek=
1
2
mv2

v=
2Ek
m

由r=
mv
Bq
=
m
Bq
2Ek
m
知半径之比为两电荷的
m
q2
的比值
即以相同动能射入磁场.它们的轨道半径之比为1:1,故D正确.
故选:ACD.
点评:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,常常用动力学方法处理.这种题型是高考的热点,常常与最新的科技成果相联系,注重理论联系实际
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