Question

6．如圖所示，邊長為L的正方形abcd為兩個勻強磁場的邊界，正方形內(nèi)磁場的方向垂直紙面向外．磁感應(yīng)強度大小為B，正方形外的磁場范圍足夠大，方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小也為B；把一個離子源放在頂點a處，它將沿ac連線方向發(fā)射質(zhì)量也為m、電荷量為q（q＞0）、初速度為v₀=$\frac{\sqrt{2}qBL}{2m}$的帶負電粒子（重力不計），下列說法正確的是（　�。�

• A． 粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為$\sqrt{2}$L
• B． 粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為$\frac{2πm}{qB}$
• C． 粒子第一次到達c點所用的時間為$\frac{πm}{qB}$
• D． 粒子第一次返回a點所用的時間為$\frac{4πm}{qB}$

Answer 1

分析 根據(jù)洛倫茲力充當向心力可求得粒子半徑；由v=$\frac{2πR}{T}$可得出周期公式；再分析粒子的運動過程，明確粒子的運動軌跡，從而確定粒子到達c和到達d所用的時間．

解答 解：A、由Bqv=m$\frac{{v}^{2}}{R}$可知：R=$\frac{m{v}_{0}}{Bq}$=$\frac{\sqrt{2}L}{2}$，故A錯誤；
B、由v=$\frac{2πR}{T}$可知，粒子在磁場中運動的周期T=$\frac{2πm}{Bq}$；故B正確；
C、由幾何關(guān)系可知，粒子在內(nèi)部磁場中應(yīng)恰好到達b點，離開b后再經(jīng)四分之三圓周到達c點，運動軌跡如圖所示，則可知到達c點的時間為一個周期，故為T=$\frac{2πm}{Bq}$，故C錯誤；
D、粒子由c點進入時也ca方向，經(jīng)四分之一圓周到達d點，離開后再在外磁場中經(jīng)經(jīng)四分之三圓周回到a點，則可知，粒子恰好經(jīng)過了2個周期，故間為$\frac{4πm}{qB}$；故D正確．
故選：BD．

點評 本題考查帶電粒子在磁場中的運動，要注意明確粒子周期公式和半徑公式的正確推導和應(yīng)用，同時一定要注意分析幾何關(guān)系，明確粒子的運動軌跡和運動過程是解題的關(guān)鍵．