问题
选择题
如图所示，一个质子（
H）和一个α粒子（ 11
He）先后垂直于磁场方向进入同一匀强磁场中，在磁场中的轨道半径相同，经过半个圆周从磁1，3，5场出来．关于它们在磁场中的运动情况，正确的是（ ） 42
①质子和α粒子的在磁场中运动的动能相同
②质子和α粒子在磁场中受到的向心力的大小相同
③质子和α粒子在磁场中运动的时间相同
④质子和α粒子在磁场中运动的动量的大小相同．
A．①②
B．①③
C．②④
D．③④
答案
①由qvB=m
，动能Ek=v2 r
mv2，得：r=1 2
=mv qB 2mEk qB
轨道半径r相同，质子与α粒子
相等，r相等，则得动能Ek相同．故①正确．m q
②在磁场中受到的向心力的大小等于洛伦兹力的大小，公式为F=qvB．由于质子与α粒子的电量分别为e和2e，质量之比为1：4，r相同，由r=
得质子与α粒子的速率之比为2：1mv qB
则由F=qvB得知：它们的洛伦兹力相同．故②正确．
③两个粒子在磁场中运动的时间为各自周期的
．周期公式为T=1 2
，与比荷成反比，则得质子与α粒子的周期之比为1：2．故质子和α粒子在磁场中运动的时间不相同．故③错误．2πm qB
④由r=
，动量P=mv，则得P=qBr，r、B相同，q不同，则P不同．故④错误．mv qB
故选A