题目内容

【题目】在半径为R的圆形区域内,存在垂直圆面的匀强磁场。圆边上的P处有一粒子源,不断沿垂直于磁场的各个方向,向磁场区发射速率均为v0的同种粒子,如图所示。现测得:当磁感应强度为B1时,粒子均从由P点开始弧长为πR的圆周范围内射出磁场;当磁感应强度为B2时,粒子则都从由P点开始弧长为πR的圆周范围内射出磁场。不计粒子的重力,则( )

A. 前、后两次粒子运动的轨迹半径比为r1∶r2=∶

B. 前、后两次粒子运动的轨迹半径比为r1∶r2=2∶3

C. 前、后两次磁感应强度的大小之比为B1∶B2=∶

D. 前、后两次磁感应强度的大小之比为B1∶B2=∶

【答案】AD

【解析】

当磁感应强度为B1时,粒子均从由P点开始弧长为πR的圆周范围内射出磁场,即有圆周上有圆弧范围上有粒子射出,找到临界几何条件:即距P点圆弧的位置恰好有粒子射出,再与洛伦兹力提供向心力联立即可求出磁感应强度B1和半径r1;同理,当磁感应强度为B2时,粒子则都从由P点开始弧长为πR的圆周范围内射出磁场,即有圆周上有圆弧的范围上有粒子射出,找到临界几何条件:即距P点圆弧的位置恰好有粒子射出,再与洛伦兹力提供向心力联立即可求出磁感应强度B2和半径r2;

当磁感应强度为B1时,粒子半径为r1,粒子运动情况如图所示,


根据洛伦兹力提供向心力可得:qv0B1=m …①
根据几何关系有:r1=R…②
联立①②式子可得:B1=…③
当磁感应强度为B2时,粒子半径为r2,粒子运动情况如图所示,

根据洛伦兹力提供向心力可得:qv0B2=m…④
根据几何关系有:r2=R…⑤
联立④⑤式子可得:B2=…⑥
由②⑤式可得:前后两次粒子运动的轨迹半径比为r1:r2=,故A正确,B错误;由③⑥式可得:前后两次磁感应强度的大小之比为B1:B2=,故C错误,D正确;故选AD。

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