Question

如圖所示的平行板金屬板中，有相互正交的電磁場，場強(qiáng)分別為E和B．具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同．這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．已知帶電粒子具有速度時(shí)，才能沿著圖示虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器．現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子以速度v（v＜v）沿虛線方向射入，并從右端射出，則以下說法正確的是（ ）

A．粒子將在虛線上端某點(diǎn)射出場區(qū)
B．粒子將在虛線下端某點(diǎn)射出場區(qū)
C．粒子射出場區(qū)時(shí)，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少
D．粒子射出場區(qū)時(shí)，動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加

Answer 1

【答案】分析：當(dāng)速度為v時(shí)，電場力和洛倫茲力平衡，速度小于v時(shí)，粒子受到的電場力要大于磁場力，粒子將向電場力方向偏轉(zhuǎn)，從而可判斷AB的正誤．粒子在偏轉(zhuǎn)的過程中，洛倫茲力不做功，電場力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加．從而可判斷CD的正誤．
解答：解：
帶負(fù)電的粒子進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，粒子受到向上的電場力和向下的洛倫茲力作用，當(dāng)速度，粒子受到的電場力和磁場力平衡，現(xiàn)在是v＜v，有qE＞qvB，粒子將向上偏轉(zhuǎn)．所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．
粒子向上偏轉(zhuǎn)的過程中，電場力做正功，洛倫茲力不做功，所以電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加．選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．
故選AC．
點(diǎn)評(píng)：在速度選擇器中，粒子的受力特點(diǎn)：同時(shí)受到方向相反的電場力和洛倫茲力作用；
粒子能勻速通過選擇器的條件：電場力和洛倫茲力平衡，即qvB=qE，，只有速度為的粒子才能沿直線勻速通過選擇器．
若粒子受到的電場力和磁場力不平衡時(shí)，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)：電場力大于洛倫茲力時(shí)，粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，此時(shí)電場力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，電場力小于洛倫茲力時(shí)，粒子將向洛倫茲力反向偏轉(zhuǎn)，電場力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能．