解题思路:作出粒子刚好从da边射出的轨迹、刚好从ab边射出的轨迹、刚好从bc边射出的迹轨和刚好从cd边射出的轨迹.由已知,该带电粒子在该磁场中做圆周运动的周期是2t0.粒子从da边射出经历的时间一定不大于
t
0
3
;从ab边射出经历的时间一定不大于
5
t
0
6
;从bc边射出经历的时间一定不大于
4
t
0
3
;从cd边射出经历的时间一定是
5
t
0
3
.
由题,带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场,则知带电粒子的运动周期为T=2t0.
A、粒子从ab边射出,由几何关系知圆心角不大于150°,在磁场中经历的时间不大于
5t0
6.故A错误.
B、粒子从bc边射出,由几何关系知圆心角不大于240°,在磁场中经历的时间不大于
4t0
3,故B错误.
C、若该带电粒子在磁场中经历的时间是[5/3]t0=[5/6]T,粒子轨迹的圆心角为θ=[5/6]•2π=[5/3]π,速度的偏向角也为 [5/3]π,根据几何知识得知,粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°,必定从cd射出磁场.故C正确.
D、粒子从ad边射出,a点对应最大圆心角为30°,则在磁场中运动的时间为[1/6]T=
t0
3,则粒子从ad边射出经历的时间小于
t0
3,该带电粒子从ad边射出,它经历的时间不可能为
t0
3,D错误;
故选:C.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题考查了粒子在磁场中的运动,粒子在磁场中做匀速圆周运动转过的圆心角越大,粒子的运动时间越长,分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹,应用牛顿第二定律即可正确解题,解题时要注意数学知识的应用.