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環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速可視為零,經電壓為U的電場加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內運動.要維持帶電粒子在圓環(huán)內做半徑確定的圓周運動,下列說法中正確的是( 。
分析:帶電粒子在電場中被加速后,進入勻強磁場后做勻速圓周運動.由題知,帶電粒子圓周運動的半徑都相同,則由半徑公式與粒子在電場中加速公式:
1
2
mv2=qU,研究粒子的比荷和磁感應強度、周期的關系.
解答:解:帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力可知:Bqv=m
v2
R
得R=
mv
qB
(1)
而粒子在電場中被加速,則有:
1
2
mv2=qU (2)
將(1)(2)兩式聯(lián)立可得:R=
2U
B
?
m
q
,帶電粒子運行的周期T=
2πm
qB

A、B對于給定的加速電壓,由于半徑R相同,由上式得知,帶電粒子的比荷
q
m
越大,磁感應強度B越。蔄錯誤,B正確.
C、D對于給定的帶電粒子,比荷
q
m
一定,磁感應強度B一定,則粒子運動周期一定,與加速電壓無關.故C錯誤,D正確.
故選BD
點評:本題通過洛倫茲力提供向心力來導出半徑公式與周期公式,再用動能定理得出粒子在電場中的加速公式,從而可推導出加速電壓、磁感應強度、粒子的比荷及半徑的關系.最終由控制變量來研究其它各量之間的具體關系.
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(2013?德陽模擬)環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置.正、負離子由靜止經過電壓U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的真空環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內,沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,從而在碰撞區(qū)迎面相撞.為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動,下列說法正確的( 。

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環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速可視為零,經電壓為U的電場加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內運動.要維持帶電粒子在圓環(huán)內做半徑確定的圓周運動,下列說法中正確的是( 。
A、對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越大B、對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越小C、對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運動的周期越小D、對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變

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環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,帶電粒子在電壓為U的電場中加速后注入對撞機的高真空圓形狀的空腔內,在勻強磁場中,做半徑恒定的圓周運動,且局限在圓環(huán)空腔內運動,粒子碰撞時發(fā)生核反應,關于帶電粒子的比荷
q
m
,加速電壓U和磁感應強度B以及粒子運動的周期T的關系,下列說法正確的是(  )

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