
用图1所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现,有时玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图2所示的情景来讨论:在空间存在平行于x轴的匀强磁场,由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成α角的方向,射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线,其轴线平行于x轴,直径为D,螺距为△x,则下列说法中正确的是( )
A.匀强磁场的方向为沿x轴负方向
B.若仅增大匀强磁场的磁感应强度,则直径D减小,而螺距△x不变
C.若仅增大电子入射的初速度,则直径D增大,而螺距△x将减小
D.若仅增大α角(),则直径D增大,而螺距△x将减小,且当
时“轨迹”为闭合的整圆
【答案】D
【详解】A.将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解,沿x方向速度与磁场方向平行,做匀速直线运动且x=v0cosα·t,沿y轴方向,速度与磁场方向垂直,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,由左手定则可知,磁场方向沿x轴正方向,故A错误;
B.根据,
,且
,解得
,
,所以
,所以,若仅增大磁感应强度B,则D、△x均减小,故B错误;
C.若仅增大,则D、△x皆按比例增大,故C错误;
D.若仅增大α,则D增大而△x减小,且°时
,故D正确。
故选D。
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