环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,如图所示,比荷相等的正、负离子由静止都经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆...

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环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,如图所示,比荷相等的正、负离子由静止都经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向同时注入对撞机的高真空环状空腔内,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。正、负离子在环状空腔内只受洛伦兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,然后在碰撞区迎面相撞,不考虑相对论效应,下列说法正确的是

(　　)

A.所加的匀强磁场的方向应垂直圆环平面向外

B.若加速电压一定,离子的比荷越大,磁感应强度B越小

C.磁感应强度B一定时,比荷相同的离子加速后,质量大的离子动能小

D.对于给定的正、负离子,加速电压U越大,离子在环状空腔磁场中的运动时间越长

【回答】

【解析】选B。根据图示可知,正离子做逆时针方向的匀速圆周运动,负离子做顺时针方向的匀速圆周运动,磁场方向应垂直圆环平面向里,选项A错误;离子在加速电场中,qU=mv2,在环状空腔中的圆周运动满足qvB=m,则B=,对于比荷相等的正、负离子,加速电压一定,运动半径一定,则离子比荷越大,所需磁场的磁感应强度越小,选项B正确;离子在磁场中的运动速度为v=,磁感应强度相同,半径一定,比荷相同,正、负离子做圆周运动的速度相等,质量大的离子,其动能一定大,选项C错误;离子在环状空腔磁场中的运动时间为t==,与加速电压无关,选项D错误。