如圖所示,不計重力的帶電粒子經(jīng)電場MN加速后進入一有界的勻強磁場中,若保持帶電粒子在磁場中做半徑恒定為R的半圓周運動,關于帶電粒子的比荷、加速電壓U、磁感就應強度B以及帶電粒子運動的周期T的關系,下列說法正確的是( )

A.當比荷恒定時,電壓U越大,粒子運動周期T越小
B.當比荷恒定時,不管電壓U多大,粒子運動的周期T都不變
C.當比荷恒定時,帶電粒子比荷q/m越大,磁感應強度B越大
D.當比荷恒定時,帶電粒子比荷q/m越大,磁感應強度B越小
【答案】分析:帶電粒子在電場中被加速后,進入勻強磁場后做勻速圓周運動.所有帶電粒子圓周運動的半徑都相同.根據(jù)動能定理得到加速獲得的速度表達式,由磁場中圓周運動半徑公式結(jié)合進行分析.
解答:解:帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力可知:Bqv=m 得R=  ①
而粒子在電場中被加速,則有:mv2=qU ②
將①\②兩式聯(lián)立可得:R=③,帶電粒子運行的周期T=
A、B由④知,當比荷恒定時,粒子運動的周期與加速電壓無關,所以當粒子的比荷一定時,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變.故A錯誤,B正確.
C、D當加速電壓一定時,由題意半徑R也一定,由③式知,比荷越大,越小,則B越小,故C錯誤,D正確.
故選BD
點評:通過洛倫茲力提供向心力來導出半徑公式與周期公式,再用動能定理得出粒子在電場中的加速公式,從而可推導出加速電壓、磁感應強度、粒子的比荷及半徑的關系.最終由控制變量來研究其它各量之間的具體關系.
練習冊系列答案
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(1)求磁場區(qū)域的半徑R及磁場的磁感強度B的大;
(2)求帶電粒子從O運動到P點的時間t;
(3)若在P點的上半部存在一與水平方向成30°的勻強電場E,則帶電粒子再次到達y軸上的點Q點(未畫出)時,距O點的距離S.

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A、箭頭a是可能的B、箭頭b是可能的C、箭頭c是可能的D、箭頭d是可能的

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