環型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,帶電粒子在電壓為U的電場中加速后注入對撞機的高真空圓形狀的空腔內,在勻強磁場中,做半徑恒定的圓周運動,且局限在圓環空腔內運動,粒子碰撞時發生核反應,關于帶電粒子的比荷 ,加速電壓U和磁感應強度B以及粒子運動的周期T的關系,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 q/m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 q/m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T越小
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T都不變
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正如你說:R=mV/(qB)
B=mV/(qR)
而,加速時:V=√(2qU/m)
(電場力做功,等于動能增加量qU=(1/2)mV2)
故,B=[m/(qR)]*[√(2qU/m)]=√(2mU/qR2)
對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷 q/m越大磁感應強度B越小.----------B對。
又,T=2πm/qB
T=(2πm/q)*√(qR2/2mU)=(2πR)*[√(m/2qU)]
對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運動的周期T越小---------C對。
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本題的關鍵,是先要寫出B的表達式。就是B與“q/m”、“U”、“R”之間的關系:
B=√(2mU/qR2)