Question

18．如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電量均相同的正、負離子（不計重力），從O點以相同的速度先后射入磁場中，入射方向與邊界成θ角，則正、負離子在磁場中（　�。�

• A． 運動時間相同
• B． 運動軌跡的半徑相同
• C． 重新回到邊界時速度相同，方向不同
• D． 重新回到邊界時的位置與O點的距離相同

Answer 1

分析 由題正負離子的質(zhì)量與電量相同，進入同一磁場做勻速圓周運動的周期相同，根據(jù)偏向角的大小分析運動時間的長短．由牛頓第二定律研究軌道半徑．根據(jù)圓的對稱性，分析離子重新回到邊界時速度方向關(guān)系和與O點距離．

解答 解：A、根據(jù)牛頓第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：r=$\frac{mv}{qB}$，由題q、v、B大小均相同，則r相同．粒子的運動周期 T=$\frac{2πm}{qB}$，知周期相同，
根據(jù)左手定則分析可知，正離子逆時針偏轉(zhuǎn)，負離子順時針偏轉(zhuǎn)，重新回到邊界時正離子的速度偏向角為2π-2θ，軌跡的圓心角也為2π-2θ，運動時間t=$\frac{2π-2θ}{2π}T$，同理，負離子運動時間t=$\frac{2θ}{2π}T$，顯然時間不等．故A錯誤，B正確．
C、正負離子在磁場中均做勻速圓周運動，速度沿軌跡的切線方向，根據(jù)圓的對稱性可知，重新回到邊界時速度大小與方向相同．故C錯誤．
D、根據(jù)幾何知識得知重新回到邊界的位置與O點距離S=2rsinθ，r、θ相同，則S相同．故D正確．
故選：BD．

點評 根據(jù)題意畫出軌跡示意圖，可根據(jù)幾何關(guān)系求出回到邊界時離O點的距離；利用對稱關(guān)系判斷回到邊界時速度的方向；帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動問題求運動時間，可用關(guān)系式有t=$\frac{θ}{2π}T$，θ是軌跡的圓心角，而且軌跡的圓心角等于速度的偏轉(zhuǎn)角．