题目
当一个带电粒子在磁场中做圆周运动时,如果磁场强度加倍,粒子的运动周期会如何变化?A. 变为原来的一半B. 变为原来的四分之一C. 不变D. 变为原来的两倍
当一个带电粒子在磁场中做圆周运动时,如果磁场强度加倍,粒子的运动周期会如何变化?
A. 变为原来的一半
B. 变为原来的四分之一
C. 不变
D. 变为原来的两倍
题目解答
答案
A. 变为原来的一半
解析
本题考查带电粒子在磁场中做圆周运动时,运动周期与磁场强度的关系。。解题思路如下:
1.. 首先明确带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力公式$F = qvB$,其中$q$为粒子电荷量,$v$为粒子运动速度,$B$为磁场强度。
2. 然后根据向心力与圆周运动的关系,结合牛顿第二定律$F = ma$,其中$a$为向心加速度,对于圆周运动$a=\frac{v^{2}}{的加速度的变化}{r}$,$r$为圆周运动半径,可得$qvB = m\frac{v^{2}}{r}$。
3. 接着对$qvB = m\frac{v^{2}}{r}$进行变形,得到$v=\frac{qBr}{m}$。
4. 再根据圆周运动的周期公式$T=\frac{2\pi r}{v}$,将$v=\frac{qBr}{m}$代入,可得$T=\frac{2\pi m}{qB}$。
5. 最后设原来的磁场强度为$B_1$,周期为$T_1$,后来磁场强度加倍为$B_2 = 2B_1$,周期为$T_2$,则$\frac{T_2}{T_}=\frac{B_}{B_}=\frac{B_1}{2B_1}=\frac{1}{2}$,即$T_2=\frac{1}{2}T_1$,也就是周期变为原来的一半。