Question

【題目】如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置原理圖，環(huán)形管內(nèi)存在垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（環(huán)形管的寬度非常小），質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔且小孔距離很近的平行極板，原來電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板剛進(jìn)入A、B之間時(shí)，A板電勢(shì)升高到+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場(chǎng)中得到加速，每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)中一次一次地加速使得動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可使粒子運(yùn)行半徑R不變。已知極板間距遠(yuǎn)小于R，則下列說法正確的是（　　）

A.環(huán)形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里

B.粒子從A板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)力作用下加速，繞行N圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2NqU

C.粒子在繞行的整個(gè)過程中，A板電勢(shì)變化的周期不變

D.粒子繞行第N圈時(shí)，環(huán)形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

Answer 1

【答案】D

【解析】

A．正電荷在AB之間是加速，故電荷順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中洛倫茲力提供向心力，所以磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．粒子在電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理有

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．A板電勢(shì)變化的周期與粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，由于粒子在加速速度增大，根據(jù)可知周期要遞減，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理知

解得

粒子在磁場(chǎng)中由牛頓第二定律有

解得

選項(xiàng)D正確。

故選D。