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环形对撞机是研究高能粒子的重要装置.带电粒子在电压为U的电场中加速后注入对撞机的...

环形对撞机是研究高能粒子的重要装置.带电粒子在电压为U的电场中加速后注入对撞机的高真空圆环形状的空腔内,在匀强磁场中,做半径恒定的圆周运动带电粒子,且局限在圆环空腔内运动,粒子碰撞时发生核反应.关于带电粒子的比荷manfen5.com 满分网,加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期T的关系,下列说法中正确的是( )
①对于给定的加速电压,带电粒子的比荷manfen5.com 满分网越大,磁感应强度B越大
②对于给定的加速电压,带电粒子的比荷manfen5.com 满分网越大,磁感应强度B越小
③对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期T越小
④对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期T都不变.
A.①③
B.②③
C.①④
D.②④
带电粒子在电场中被加速后,进入匀强磁场后做匀速圆周运动.所有带电粒子圆周运动的半径都相同.根据动能定理得到加速获得的速度表达式,由磁场中圆周运动半径公式结合进行分析. 【解析】 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可知:Bqv=m得R=(1) 而粒子在电场中被加速,则有: (2) 将(1)(2)两式联立可得:R=•,带电粒子运行的周期T=. 根据这两个表达式可知: ①、②当加速电压一定时,R也一定时,粒子的比荷越大,磁感应强度则越小,故①错误;②正确. ③、④由周期表达式可知,粒子运动的周期与加速电压无关,所以当粒子的比荷一定时,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变,故④正确; 故D正确. 故选D
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