解题思路:粒子在磁场中运动做匀速圆周运动,所有粒子的初速度大小相同,轨迹半径相同,弦越大,轨迹的圆心越大,运动时间越长.根据几何知识,画出轨迹,作出最长的弦,定出最长的运动时间.
粒子在磁场中运动做匀速圆周运动,入射点是S,出射点在OC直线上,出射点与S点的连线为轨迹的一条弦.
当从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间最短时,轨迹的弦最短,根据几何知识,作ES⊥OC,则ES为最短的弦,粒子从S到E的时间即最短.
由题,粒子运动的最短时间等于[T/6],则θ=60°
设OS=d,则ES=
3
2d
由几何知识,得粒子运动的轨迹半径为R=ES=
3
2d,直径D=
3d
当粒子轨迹的弦是直径时运动时间最长,根据几何知识,轨迹SD如图.
可见粒子在磁场中运动的最长时间为tmax=[T/2].
故选B
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: 本题的解题关键是运用几何知识画出轨迹,并且运用几何关系求解半径,这类问题是高考的热点,要加强训练,提高解题能力.