Question

如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形区域的宽度非常小）。质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入AB之间时，A板电势升高到 + U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使绕行半径R不变。已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是( )

A．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里

B．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqU

C．粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化周期不变

D．粒子绕行第N圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为

Answer 1

BD

【解析】

试题分析：由题意知粒子在轨道内做顺时针圆周运动，根据左手定则可判断匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向外，所以A错误；由于粒子在做圆周运动的过程中洛伦兹力不做功，在AB板间电场力做功W=qU，所以粒子绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqU，故B正确；由于粒子的轨道半径R不变，而粒子做圆周运动第n圈的速度为vn，根据，可得粒子圆周运动的速度增大，根据，，所以周期减小，故A板电势变化周期变小，故C错误；粒子绕行第N圈时，，所以，又，联立得：，所以D正确。

考点：本题考查带电粒子在磁场中的圆周运动