如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始下滑,经过轨道端点P(轨道上P点

如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始下滑,经过轨道端点P(轨道上P点

题型:不详难度:来源:
如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始下滑,经过轨道端点P(轨道上P点的切线沿水平方向)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动.若保持磁感应强度不变,使两板间的距离稍减小一些,让小球从比a点稍低一些的b点由静止开始滑下,在经P点进入板间的运动过程中(  )
A.电场力对小球做负功B.小球所受电场力变大
C.小球仍可能做直线运动D.小球将做曲线运动
魔方格
答案
A、根据题意分析得:小球从P点进入平行板间后做直线运动,对小球进行受力分析得小球共受到三个力作用:恒定的重力G、恒定的电场力F、洛伦兹力f,这三个力都在竖直方向上,小球在水平直线上运动,所以可以判断出小球受到的合力一定是零,即小球一定是做匀速直线运动,洛伦兹力和电场力同向,故都向上,减小入射速度后,洛伦兹力减小,合力向下,故向下偏转,故电场力做负功,故A正确;
B、根据平行板电容器的电容C=
ɛS
4πkd
,再根据电容的定义式C=
Q
U
,所以得到:
ɛS
4πkd
=
Q
U
,变形得到:
U
d
=
4πkQ
ɛS
.当两板间距离d变小时,则电容C变大,因为带电荷量Q不变,正对面积S不变,所以得到两板间的电场强度E=
U
d
=
4πkQ
ɛS
不变,所以小球受到的电场力不变,故B错误;
C、D、如果小球从稍低的b点下滑到从P点进入平行板间,则小球到达P点的速度会变小,所以洛伦兹力f变小,因为重力G和电场力F一直在竖直方向上,所以这两个力的合力一定在竖直方向上,若洛伦兹力变化了,则三个力的合力一定不为零,且在竖直方向上,而小球从P点进入时的速度方向在水平方向上,所以小球会偏离水平方向做曲线运动,故C错误,D正确;
故本题选AD.
举一反三
在竖直平面内放置一长为L、内壁光滑的薄壁玻璃管,在玻璃管的a端放置一个直径比玻璃管直径略小的小球,小球带电荷量为-q、质量为m.玻璃管右边的空间存在着匀强磁场与匀强电场.匀强磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度为B;匀强电场方向竖直向下,电场强度大小为
mg
q
.如图所示,场的左边界与玻璃管平行,右边界足够远.玻璃管带着小球以水平速度v0垂直于左边界进入场中向右运动,由于水平外力F的作用,玻璃管进入场中速度保持不变,一段时间后小球从玻璃管b端滑出并能在竖直平面内运动,最后从左边界飞离电磁场.运动过程中小球的电荷量保持不变,不计空气阻力.
(1)试分析小球在玻璃管中的运动情况;
(2)试求小球从玻璃管b端滑出时的速度大小;
(3)试求小球离开场时的运动方向与左边界的夹角.魔方格
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如图所示,在长方形abcd区域内有正交的电磁场,ab=
bc
2
=L,一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直线从bc边的中点P射出,若撤去磁场,则粒子从c点射出;若撤去电场,则粒子将(重力不计)(  )
A.从b点射出B.从b、P间某点射出
C.从a点射出D.从a、b间某点射出

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在如图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B.已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是(  )
A.E和B都沿y轴的负方向
B.E和B都沿x轴的正方向
C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向
D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向

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如图所示,现有一带正电的粒子能够在正交的匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过.设产生匀强电场的两极板间电压为U,板间距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,粒子带电荷量为q,进入速度为v(不计粒子的重力).以下说法正确的是(  )
A.匀速穿过时粒子速度v与U、d、B间的关系为v=
U
Bd
B.若只增大v,其他条件不变,则粒子仍能直线穿过
C.若只增大U,其他条件不变,则粒子仍能直线穿过
D.若保持两板间电压不变,只减小d,其他条件不变,粒子进入两板间后将向下偏

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如图所示,真空中存在竖直向上的匀强电场和水平向里的匀强磁场,一质量为m,带电荷量为q的质点恰能以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,取t=0时质点在轨迹最低点,且重力势能为零,电势能也为零,则质点______时针(填“顺”或“逆”)转动,质点机械能的变化量随时间变化的关系式为△E=______.
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