选择题6.0分
物理

8.环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,如图所示正、负粒子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在与圆环平面垂直的匀强磁场,调节磁感应强度的大小可使两种带电粒子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,并在碰撞区内迎面相撞。为维持带电粒子沿环状空腔的中心线做匀速圆周运动,下列说法正确是(  )

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越小

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越大

C

对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子做圆周运动的周期越大

D

对于给定的带电粒子,粒子做圆周运动的周期与加速电压U无关

正确答案及相关解析

正确答案

A

解析

电子在加速电场中,根据动能定理得

   …①

电子在匀强磁场中由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得

 …②

得到,电子圆周运动的半径

周期

AB、对于给定的加速电压,v不变,又由题得知,r不变,则带电粒子的比荷越大,则B越小.故A正确,B错误.

CD、由上可知,加速电压U越大,电子获得的速度v越大,要保持半径r不变,B应增大,则T会减小.故CD错误.

故选:A

考查方向

质谱仪和回旋加速器的工作原理.

解题思路

由题意知道正负电子经加速后进入匀强磁场做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律推导出电子 圆周运动的半径和周期表达式,再进行分析.

易错点

本题是带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动类型,除了常规思路外,抓住隐含条件进行分析是关键;本题的隐含条件是电子的运动半径不变.

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动 带电粒子在匀强磁场中的运动