Question

在粒子加速領域中A．有開創貢獻的物理學家謝家麟獲得2011年度國家最高科學技術獎，該獎項被譽為是“中國的諾貝爾獎”．謝家麟在上世紀80年代參勾了北京正負電子環艱對撞機的研究．環型對撞機是研究高能粒子的重耍裝S，比荷相等的正、負離子由靜止都經過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環切線方向同時注入對撞機的高其空環狀空腔內，空腔內存在著與圓環平面乖直的勻強磁場，磁感應強度人小為B．正、負離子在環狀空腔內只受洛倫茲力作用而沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動，然后在碰撞區迎面相撞，不考慮相對論效應，下列說法正確的是（　　）

• A、.所加的勻強磁場的方向應垂直圓環平面向外
• B、.若加速電壓．一定，離子的比荷

  q

  m

  越大，磁感應強度B越小
• C、.磁感應強度B-定時，比荷

  q

  m

  相同的離子加速后，質量大的離子動能小
• D、.對于給定的正、負離子，加速電壓U越大，離子在環狀空腔磁場中的運動時間越長

Answer 1

分析：根據帶電粒子在環形空腔內的運動軌跡，運用左手定則判斷勻強磁場的方向．根據帶電粒子在磁場中運動的半徑公式r=

mv

qB

判斷磁感應強度大小和比荷的大小關系．

解答：解：A、負離子順時針轉動，正離子逆時針轉動，根據左手定則知，磁場方向垂直紙面向里．故A錯誤．
B、根據帶電粒子在磁場中運動的半徑公式r=

mv

qB

，結合qU=

1

2

mv2，解得r=

2mU qB2

，加速電壓一定，離子的比荷

q

m

越大，要維持半徑不變，則磁感應強度變小．故B正確．
C、根據r=

2mU qB2

知，磁感應強度一定，比荷相同，則加速電壓相等，根據qU=

1

2

mv2，電量大的離子動能大．故C錯誤．
D、因為r=

mv

qB

，周期T=

2πr

v

=

2πm

qB

．加速電壓變大知運動時間不變．故D錯誤．
故選B．

點評：解決本題的關鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力方向、電荷運動方向和磁場方向的關系，以及抓住離子的半徑不變，得出半徑和加速電壓、比荷和磁感應強度的關系．