Question

环型对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高真空的圆环状的空腔．若带电粒子初速可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B．带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动．要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越大
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小
C．对于给定的带电粒子和磁感应强度B，加速电压U越大，粒子运动的周期越小
D．对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变

Answer

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．由题知，带电粒子圆周运动的半径都相同，则由半径公式与粒子在电场中加速公式：mv2=qU，研究粒子的比荷和磁感应强度、周期的关系．
【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：mv2=qU （2）
将（1）（2）两式联立可得：R=，带电粒子运行的周期T=．
A、B对于给定的加速电压，由于半径R相同，由上式得知，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小．故A错误，B正确．
C、D对于给定的带电粒子，比荷一定，磁感应强度B一定，则粒子运动周期一定，与加速电压无关．故C错误，D正确．
故选BD