Question

【題目】演繹式探究﹣﹣探索帶電粒子的性質(zhì)
（1）用線繩拴一個(gè)小球繞圓O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小球要受到一個(gè)指向圓心的拉力，此力叫向心力．向心力的大小F心與小球的質(zhì)量m成正比，與轉(zhuǎn)動(dòng)速度v的關(guān)系如圖甲所示，與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R的關(guān)系如圖乙所示．則向心力F心的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
A.F心=
B.F心=
C.F心=
D.F心=mRv2
（2）如圖丙，“×”表示垂直于紙面向里的磁場(chǎng)．當(dāng)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中時(shí)，帶電粒子會(huì)受到洛倫茲力F洛的作用，且大小為F洛=qvB，帶電粒子在磁場(chǎng)中將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是洛倫茲力． 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做該粒子的運(yùn)動(dòng)周期，用T表示．帶電粒子的電荷量與它的質(zhì)量之比叫做荷質(zhì)比，不同帶電粒子的荷質(zhì)比不同．請(qǐng)推導(dǎo)證明帶電粒子的荷質(zhì)比為 = ．

Answer 1

【答案】
（1）C
（2）已知帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，設(shè)軌道半徑為R，

則帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度：v= = ，

帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：F向= ，由題知，洛倫茲力：F洛=qvB，

而帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是洛倫茲力，所以有： =qvB，

則有荷質(zhì)比： = = = ．

【解析】解：（1）根據(jù)圖象知，向心力F與v成二次函數(shù)關(guān)系，故與轉(zhuǎn)動(dòng)速度v2成正比．由已知知向心力的大小F心與小球的質(zhì)量m成正比，與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R成反比，故可得關(guān)系式為：F心= ，故C正確；