Question

環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的直線加速度加速后，沿圓環切線方向注入對撞機的真空環狀空腔內，空腔內存在著與圓環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，從而在碰撞區迎面相撞。為維持帶電粒子在環狀空腔中的勻速圓周運動，下列說法正確的是（  ）

A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，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，粒子運動的周期越大

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

Answer 1

B

分析：帶電粒子在電場中被直線加速后，進入勻強磁場后做勻速圓周運動．由于圓周運動半徑相同，則由半徑公式與粒子在電場中加速公式： mv²=qU可得加速電壓與粒子的比荷乘積的開方與磁感強度成正比．
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得R=（1）
而粒子在電場中被加速，則有：mv²="qU" （2）
將（1）（2）兩式聯立可得：R=
A、由于半徑相同，則當加速電壓一定時，粒子的比荷越大，磁感應強度則越小，故A錯誤；
B、由于半徑相同，則當加速電壓一定時，粒子的比荷越大，磁感應強度則越小，故B正確；
C、當粒子的比荷一定時，則加速電壓越大時，磁感應強度則越強，所以周期則越小，故C錯誤；
D、當粒子的比荷一定時，則加速電壓越大時，磁感應強度則越強，所以周期則越小，故D錯誤；
故選：B