如圖所示,在垂直紙面向裏的勻強磁場的邊界上,有兩個質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...
問題詳情:
如圖所示,在垂直紙面向裏的勻強磁場的邊界上,有兩個質量和電量均相同的正、負離子(不計重力),從O點以相同的速度先後*人磁場中,入*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
D. 重新回到邊界的位置與O點的距離不相等
【回答】
考點: 帶電粒子在勻強磁場中的運動.
專題: 帶電粒子在磁場中的運動專題.
分析: 正負離子的質量與電量相同,進入同一磁場做勻速圓周運動的週期相同,根據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.根據圓的對稱*,分析離子重新回到邊界時速度方向關係和與O點距離.
解答: 解:
A、粒子在磁場中運動週期為T=,則知兩個離子圓周運動的週期相等.根據左手定則分析可知,正離子逆時針偏轉,負離子順時針偏轉,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=T.同理,負離子運動時間t=T,顯然時間不等.故A錯誤.
B、根據牛頓第二定律得:qvB=m得:r=,由題意可知q、v、B大小均相同,則r相同.故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,根據圓的對稱*可知,重新回到邊界時速度大小與方向相同.故C正確.
D、根據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錯誤.
故選:BC
點評: 帶電粒子垂直*入單邊界的勻強磁場中,可分兩類模型分析:一為同方向*入的不同粒子;二為同種粒子以相同的速率沿不同方向*入.無論哪類模型,都遵守以下規律:
(1)軌跡的圓心在入*方向的垂直線上,常可通過此垂線的交點確定圓心的位置.
(2)粒子*出方向與邊界的夾角等於*入方向與邊界的夾角.
知識點:質譜儀與迴旋加速器
題型:選擇題