Question

3．如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直與紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場，一帶電粒子a（不計重力）以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點（圖中未標出）穿出．若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b（不計重力）仍以相同初速度由O點射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b（　�。�

• A． 穿出位置一定在O′點下方
• B． 穿出位置一定在O′點上方
• C． 運動時，在電場中的電勢能一定減小
• D． 在電場中運動時，動能一定增大

Answer 1

分析 粒子在正交的電磁場中做勻速直線運動時，由受力平衡，可得到速度與電場強度和磁感應(yīng)強度的關(guān)系．若撤去磁場，粒子做類平拋運動，粒子無論是向上偏轉(zhuǎn)還是向下偏轉(zhuǎn)，都是在電場力的作用下偏轉(zhuǎn)，所以電場力對離子做正功．

解答 解：
AB、a粒子要在電場、磁場的復(fù)合場區(qū)內(nèi)做直線運動，則該粒子一定做勻速直線運動，故對粒子a有：Bqv=Eq 即只要滿足E=Bv無論粒子帶正電還是負電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場區(qū)，當撤去磁場只保留電場時，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從O′點的上方或下方穿出，故AB錯誤；
CD、粒子b在穿過電場區(qū)的過程中必然受到電場力的作用而做類似于平拋的運動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故CD正確．
故選：CD．

點評 帶電粒子在復(fù)合場中運動的綜合分析
這類問題綜合了帶電粒子在電場和磁場組成的復(fù)合場中的勻速直線運動、電場中的類平拋運動、磁場中的勻速圓周運動三個方面：
（1）在電場和磁場組成的復(fù)合場中做勻速直線運動時，符合二力平衡：qE=qvB．
（2）若撤去磁場，帶電粒子在電場中做類平拋運動，應(yīng)用運動的合成與分解的方法分析．有時也要結(jié)合能量問題分析解決．
（3）若撤去電場，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，符合洛倫茲力提供向心力：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$．