如图所示,边OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边OA上有一粒子源S,t=0瞬间粒子源从平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间运动后有相当数量的粒子会从边OC射出磁场.∠AOC=60°,已知从边OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等
(T为粒子在磁场中运动的周期),则下列哪些时间段内有粒子从边OC射出磁场( )T 2
A.
至T 8
内T 6
B.
至T 6
内T 4
C.
至T 4
内T 3
D.T 3至
内T 2
设OS=d.
粒子在磁场中运动做匀速圆周运动,所有粒子的速率相同,则轨迹的半径相同.入射点是S,出射点在OC直线上,出射点与S点的连线为轨迹的一条弦.当粒子轨迹的弦是直径时运动时间最长,根据几何知识,轨迹SD如图,则轨迹的直径为D=
d.当从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间最短时,轨迹的弦最短根据几何知识,作ES⊥OC,则ES为最短的弦,粒子从S到E的时间最短,由几何知识得,ES=3
d=r,则圆心角θ=60°,故粒子在磁场中运动的最短时间为3 2
.故在T 6
-T 6
时间内有粒子从边OC射出磁场.T 2
故选BCD