Question

（2009?北京）如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)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(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′（圖中未標(biāo)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(diǎn)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(diǎn)下方

B．穿出位置一定在O′點(diǎn)上方

C．運(yùn)動時，在電場中的電勢能一定減小

D．在電場中運(yùn)動時，動能一定減小

Answer 1

分析：粒子在正交的電磁場中做勻速直線運(yùn)動時，由受力平衡，可得到速度與電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系．若撤去磁場，粒子做類平拋運(yùn)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：
a粒子要在電場、磁場的復(fù)合場區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動，則該粒子一定做勻速直線運(yùn)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(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場區(qū)，當(dāng)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(diǎn)的上方或下方穿出，故AB錯誤；
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(yùn)動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故C項正確D項錯誤．
故選C．

點(diǎn)評：帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)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(yùn)動、電場中的類平拋運(yùn)動、磁場中的勻速圓周運(yùn)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(yùn)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(yùn)動，應(yīng)用運(yùn)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(yùn)動，符合洛倫茲力提供向心力：qvB=m

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