Question

【題目】環型對撞機是研究高能粒子的重要裝置。正、負離子經電壓為U的電場加速后，注入對撞機的高真空圓環狀的空腔內，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，的離子在空腔內只受洛倫茲力作用做半徑恒定的圓周運動，在碰撞區發生對撞。下面的說法正確的是（不考慮相對論效應）( )

A. 加速電壓U一定時，離子的比荷q/m越大，則磁感應強度B應越大

B. 磁感應強度B一定時，離子的比荷q/m越大，則加速電壓U應越小

C. 磁感應強度B一定時，比荷q/m相同的離子加速后，質量大的離子動能大

D. 對于給定的離子，不管加速電壓U多大，離子在磁場中運動的周期都相同

Answer 1

【答案】C

【解析】

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：，解得①，而粒子在電場中被加速，則有：②，由①②得，帶電粒子運行的周期，根據這兩個表達式可知：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，A錯誤，由公式可知，B一定時，比荷越大，則U越大，B錯誤；質量越大，則電荷量越大，由可知，質量大的離子動能大，C正確；由B的分析可知，比荷相同，而B一定時，對于給定的帶電粒子，U越大，B也相應越大，再代入周期T的公式得T越小，D錯誤．