环型对撞机是研究高能粒子的重要装置。正、负离子由静止经过电压U的直线加速度加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,

◎ 题目

环型对撞机是研究高能粒子的重要装置。正、负离子由静止经过电压U的直线加速度加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B。两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而在碰撞区迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )
A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷越大,磁感应强度B越大
B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷越大,磁感应强度B越小
C.对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越大
D.对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变

◎ 答案

B

◎ 解析


分析:带电粒子在电场中被直线加速后,进入匀强磁场后做匀速圆周运动.由于圆周运动半径相同,则由半径公式与粒子在电场中加速公式: mv2=qU可得加速电压与粒子的比荷乘积的开方与磁感强度成正比.
解:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,
由洛伦兹力提供向心力可知:Bqv=m得R=(1)
而粒子在电场中被加速,则有:mv2="qU" (2)
将(1)(2)两式联立可得:R=
A、由于半径相同,则当加速电压一定时,粒子的比荷越大,磁感应强度则越小,故A错误;
B、由于半径相同,则当加速电压一定时,粒子的比荷越大,磁感应强度则越小,故B正确;
C、当粒子的比荷一定时,则加速电压越大时,磁感应强度则越强,所以周期则越小,故C错误;
D、当粒子的比荷一定时,则加速电压越大时,磁感应强度则越强,所以周期则越小,故D错误;
故选:B

◎ 知识点

    专家分析,试题“环型对撞机是研究高能粒子的重要装置。正、负离子由静止经过电压U的直线加速度加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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