Question

2．如圖所示，在邊界PQ上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一對正、負(fù)電子同時(shí)從邊界上的O點(diǎn)沿與PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁場中，則關(guān)于正、負(fù)電子，下列說法不正確的是（　�。�

• A． 在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同
• B． 出邊界時(shí)兩者的速度相同
• C． 出邊界點(diǎn)到O點(diǎn)處的距離相等
• D． 在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同

Answer 1

分析 由題正負(fù)離子的質(zhì)量與電量相同，進(jìn)入同一磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，根據(jù)偏向角的大小分析運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)速度方向關(guān)系和與O點(diǎn)距離．

解答 解：A、由qvB=$\frac{m{v}^{2}}{r}$得：r=$\frac{mv}{qB}$，由題q、v、B大小均相同，則r相同，故A正確；
B、正負(fù)離子在磁場中均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(shí)速度大小與方向相同，故B正確；
C、根據(jù)幾何知識可得，重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離S=2rsinθ，r、θ相同，則S相同．故C正確．
D、粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期為T=$\frac{2πm}{qB}$，則知兩個(gè)離子圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等．根據(jù)左手定則分析可知，正離子逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，重新回到邊界時(shí)正離子的速度偏向角為2π-2θ，軌跡的圓心角也為2π-2θ，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁=$\frac{2π-2θ}{2π}$T；同理，負(fù)離子運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₂=$\frac{2θ}{2π}$T，顯示時(shí)間不相等．故D不正確；
本題選不正確的，故選：D

點(diǎn)評 帶電粒子垂直射入單邊界的勻強(qiáng)磁場中，可分兩類模型分析：一為同方向射入的不同粒子；二為同種粒子以相同的速率沿不同方向射入．無論哪類模型，都遵守以下規(guī)律：
（1）軌跡的圓心在入射方向的垂直線上，常可通過此垂線的交點(diǎn)確定圓心的位置．
（2）粒子射出方向與邊界的夾角等于射入方向與邊界的夾角．