Question

【题目】如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的直径．一不计重力的带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v，当速度方向与ab成30°角时，粒子在磁场中运动的时间最长，且为t，若相同的带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为(　　)

A. B.

C. D.

Answer 1

【答案】C

【解析】

设圆形区域的半径为R，带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有：，解得：．当粒子从b点飞出磁场时，粒子运动轨迹如图1所示：

入射速度与出射速度与ab的夹角相等，所以速度的偏转角为60°，轨迹对应的圆心角为60°．根据几何知识得知：轨迹半径为r1＝2R，当粒子从a点沿ab方向射入磁场时，，粒子运动轨迹如图2所示，经过磁场的时间也是t，说明轨迹对应的圆心角与第一种情况相等，也是60°，根据几何知识得，粒子的轨迹半径为r2＝R，联立以上可得：，则有：，故C正确，ABD错误．