Question

如圖所示，MN是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空間充滿與紙面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)或與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（場(chǎng)區(qū)都足夠大，電場(chǎng)和磁場(chǎng)均不會(huì)隨時(shí)間變化），現(xiàn)有一重力不計(jì)的帶電粒子從MN上的O點(diǎn)以水平初速度v₀射入場(chǎng)區(qū)，下列有關(guān)判斷正確的是（　　）

A．若只改變粒子的水平初速度v₀大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN所用的時(shí)間不變，則該空間存在的一定是磁場(chǎng)

B．若只改變粒子的水平初速度v₀大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上時(shí)與其所成夾角不變，則該空間存在的一定是磁場(chǎng)

C．如果粒子回到MN上時(shí)速度大小不變，則該空間存在的一定是電場(chǎng)

D．如果粒子回到MN上時(shí)速度增大，則該空間存在的有可能是磁場(chǎng)

Answer 1

分析：洛倫茲力不做功，電場(chǎng)力可以做功；粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)中做類似拋體運(yùn)動(dòng)．根據(jù)這些知識(shí)進(jìn)行分析．

解答：解：
A、由T=

2πm

qB

知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與速率無(wú)關(guān)，若只改變粒子的水平初速度v₀大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN所用的時(shí)間不變，則該空間存在的一定是磁場(chǎng)．故A正確．
B、若只改變粒子的水平初速度v₀大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上時(shí)與其所成夾角不變，可能存在磁場(chǎng)，也可能存在電場(chǎng)，因?yàn)閳A有對(duì)稱性，拋物體也具有對(duì)稱性．故B錯(cuò)誤．
C、若帶電粒子以與電場(chǎng)線平行的速度v₀射入，粒子返回速率不變．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，速度大小也不變，故C錯(cuò)誤．
D、洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，不能使粒子速度增大，電場(chǎng)力可使帶電粒子做功，動(dòng)能增大，如果粒子回到MN上時(shí)速度增大，則該空間存在的不可能是磁場(chǎng)，而是電場(chǎng)．故D錯(cuò)誤．
故選A

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是分電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種情況進(jìn)行分析討論，抓住勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型和直線運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行分析討論．