【答案】
分析:帶電粒子由靜止釋放(不考慮重力),在電場力的作用下會沿電場向下運動,在運動過程中,帶電粒子會受到洛倫茲力,所以粒子會沿逆時針方向偏轉(zhuǎn),到達C點時,洛倫茲力方向向上,此時粒子具有最大速度,在之后的運動中,粒子的電勢能會增加速度越來越小,到達B點時速度為零.之后粒子會繼續(xù)向右重復(fù)由在由A經(jīng)C到B的運動形式.
解答:解:
A、從圖中可以看出,上極板帶正電,下極板帶負點,帶電粒子由靜止開始向下運動,說明受到向下的電場力,可知粒子帶正電.選項A正確.
B、離子具有速度后,它就在向下的電場力F及總與速度心垂直并不斷改變方向的洛侖茲力f作用下沿ACB曲線運動,因洛侖茲力不做功,電場力做功等于動能的變化,而離子到達B點時的速度為零,所以從A到B電場力所做正功與負功加起來為零.這說明離子在電場中的B點與A點的電勢能相等,即B點與A點位于同一高度.B選項正確.
C、只要將離子在B點的狀態(tài)與A點進行比較,就可以發(fā)現(xiàn)它們的狀態(tài)(速度為零,電勢能相等)相同,如果右側(cè)仍有同樣的電場和磁場的疊加區(qū)域,離子就將在B之右側(cè)重現(xiàn)前面的曲線運動,因此,離子是不可能沿原曲線返回A點的.如圖所示.選項C錯誤.
D、在由A經(jīng)C到B的過程中,在C點時,電勢最低,此時粒子的電勢能最小,由能量守恒定律可知此時具有最大動能,所以此時的速度最大.選項D正確.
本題選錯誤的,故選C.
點評:帶電粒子在復(fù)合場中運動問題的分析思路
1.正確的受力分析
除重力、彈力和摩擦力外,要特別注意電場力和磁場力的分析.
2.正確分析物體的運動狀態(tài)
找出物體的速度、位置及其變化特點,分析運動過程.如果出現(xiàn)臨界狀態(tài),要分析臨界條件.
帶電粒子在復(fù)合場中做什么運動,取決于帶電粒子的受力情況.
(1)當粒子在復(fù)合場內(nèi)所受合力為零時,做勻速直線運動(如速度選擇器).
(2)當帶電粒子所受的重力與電場力等值反向,洛倫茲力提供向心力時,帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動.
(3)當帶電粒子所受的合力是變力,且與初速度方向不在一條直線上時,粒子做非勻變速曲線運動,這時粒子的運動軌跡既不是圓弧,也不是拋物線,由于帶電粒子可能連續(xù)通過幾個情況不同的復(fù)合場區(qū),因此粒子的運動情況也發(fā)生相應(yīng)的變化,其運動過程也可能由幾種不同的運動階段所組成.