環型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,如圖所示,比荷相等的正、負離子由靜止都經過電壓為U的直線加速器加速後,沿圓...

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問題詳情：

環型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,如圖所示,比荷相等的正、負離子由靜止都經過電壓為U的直線加速器加速後,沿圓環切線方向同時注入對撞機的高真空環狀空腔內,空腔內存在着與圓環平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B。正、負離子在環狀空腔內只受洛倫茲力作用而沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,然後在碰撞區迎面相撞,不考慮相對論效應,下列説法正確的是

(　　)

A.所加的勻強磁場的方向應垂直圓環平面向外

B.若加速電壓一定,離子的比荷越大,磁感應強度B越小

C.磁感應強度B一定時,比荷相同的離子加速後,質量大的離子動能小

D.對於給定的正、負離子,加速電壓U越大,離子在環狀空腔磁場中的運動時間越長

【回答】

【解析】選B。根據圖示可知,正離子做逆時針方向的勻速圓周運動,負離子做順時針方向的勻速圓周運動,磁場方向應垂直圓環平面向裏,選項A錯誤;離子在加速電場中,qU=mv2,在環狀空腔中的圓周運動滿足qvB=m,則B=,對於比荷相等的正、負離子,加速電壓一定,運動半徑一定,則離子比荷越大,所需磁場的磁感應強度越小,選項B正確;離子在磁場中的運動速度為v=,磁感應強度相同,半徑一定,比荷相同,正、負離子做圓周運動的速度相等,質量大的離子,其動能一定大,選項C錯誤;離子在環狀空腔磁場中的運動時間為t==,與加速電壓無關,選項D錯誤。