如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上,有两个质量和电量均相同的正、负离子(不计重力),从O点以相同的速度...
问题详情:
如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上,有两个质量和电量均相同的正、负离子(不计重力),从O点以相同的速度先后*人磁场中,入*方向与边界成θ角,则正、负离子在磁场中( )
B. 运动轨迹的半径相同
C. 重新回到边界时速度相同
D. 重新回到边界的位置与O点的距离不相等
【回答】
考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
专题: 带电粒子在磁场中的运动专题.
分析: 正负离子的质量与电量相同,进入同一磁场做匀速圆周运动的周期相同,根据偏向角的大小分析运动时间的长短.由牛顿第二定律研究轨道半径.根据圆的对称*,分析离子重新回到边界时速度方向关系和与O点距离.
解答: 解:
A、粒子在磁场中运动周期为T=,则知两个离子圆周运动的周期相等.根据左手定则分析可知,正离子逆时针偏转,负离子顺时针偏转,重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π﹣2θ,轨迹的圆心角也为2π﹣2θ,运动时间t=T.同理,负离子运动时间t=T,显然时间不等.故A错误.
B、根据牛顿第二定律得:qvB=m得:r=,由题意可知q、v、B大小均相同,则r相同.故B正确.
C、正负离子在磁场中均做匀速圆周运动,速度沿轨迹的切线方向,根据圆的对称*可知,重新回到边界时速度大小与方向相同.故C正确.
D、根据几何知识得知重新回到边界的位置与O点距离S=2rsinθ,r、θ相同,则S相同.故D错误.
故选:BC
点评: 带电粒子垂直*入单边界的匀强磁场中,可分两类模型分析:一为同方向*入的不同粒子;二为同种粒子以相同的速率沿不同方向*入.无论哪类模型,都遵守以下规律:
(1)轨迹的圆心在入*方向的垂直线上,常可通过此垂线的交点确定圆心的位置.
(2)粒子*出方向与边界的夹角等于*入方向与边界的夹角.
知识点:质谱仪与回旋加速器
题型:选择题
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