稿件来源:高途
高中 | 洛伦兹力题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第三章 磁场
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
洛伦兹力
如图所示,回旋加速器$D$形盒的半径为$R$,所加磁场的磁感应强度为$B$。用回旋加速器来加速质量为$m$、电荷量为$e$的质子,质子从$A$处的质子源由静止出发,加速到最大动能$E_{\rm k}$后射出。下列说法中正确的是$(\qquad)$
由于质子速度被逐渐加大,则它在$D$形盒中的运动周期越来越小
","质子在匀强磁场中做圆周运动时获得能量,不断加速
","增大交变电压$U$,质子在加速器中运行总时间将变短
","粒子最大动能$E_{\\rm k}$与$D$形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关
"]$\rm AB$.粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力有$Bqv=m\dfrac{v^{2}}{r}$
结合$v=\dfrac{2\pi r}{T}$
得$T=\dfrac{2\pi m}{Bq}$
可见质子速度被逐渐加大,周期不变。洛伦兹力对粒子不做功,所以质子在匀强磁场中做圆周运动时不获得能量,故$\rm AB$错误;
$\rm CD$.当粒子从回旋加速器出去时,动能最大,有$Bqv_{ m}=m\dfrac{{v_{ m}}^{2}}{R}$,$E_{ k}=\dfrac{1}{2}m{v_{m}}^{2}$
得$E_{ k}=\dfrac{B^{2}q^{2}R^{2}}{2m}$粒子最大动能$E_{k}$与$D$形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关。粒子离开回旋加速器的动能是一定的,与加速电压无关,每次经过电场加速获得的动能为$qU$,故电压越大,加速的次数越少,又知在磁场运动的周期$T=\dfrac{2\pi m}{Bq}$,故运动的时间变短,故$\rm CD$正确。
故选:$\rm CD$。
高中 | 洛伦兹力题目答案及解析(完整版)