Question

20．如圖所示，在兩個(gè)水平放置的平行金屬板之間，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向相互垂直．一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力）沿平行極板的方向進(jìn)入板間，穿出時(shí)的電勢(shì)能增加，為使它保持電勢(shì)能不變穿過(guò)板間，可以（　�。�

• A． 適當(dāng)減小射入速度
• B． 適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度
• C． 適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度
• D． 保持極板電量不變，適當(dāng)增大板間距離

Answer 1

分析 不管粒子帶什么電，粒子進(jìn)入平行金屬板間受到洛倫茲力和電場(chǎng)力方向相反，根據(jù)題意，電勢(shì)能增加，說(shuō)明電場(chǎng)力做負(fù)功，洛倫茲力大于電場(chǎng)力，向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，若要保持電勢(shì)能不變，則減小洛倫茲力或增加電場(chǎng)力均可以，從而使洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡．

解答 解：粒子進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域受到的洛倫茲力和電場(chǎng)力方向相反，根據(jù)題意，電勢(shì)能增加，說(shuō)明電場(chǎng)力做負(fù)功，洛倫茲力大于電場(chǎng)力，向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，若要保持電勢(shì)能不變，則減小洛倫茲力或增加電場(chǎng)力均可以，從而使洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡．
A、減小射入速度，可減小洛倫茲力，可以使電場(chǎng)力等于洛倫茲力，故A正確；
B、減小電場(chǎng)強(qiáng)度，電場(chǎng)力變小，故B錯(cuò)誤；
C、適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，洛倫茲力增大，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)電容的決定式$C=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$，電場(chǎng)強(qiáng)度$E=\frac{U}ar9z4pa=\frac{Q}{Cd}=\frac{Q}{\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}•d}=\frac{4πkQ}{{?}_{r}^{\;}S}$，電場(chǎng)強(qiáng)度不隨距離改變，所以不能使粒子電勢(shì)能不變，故D錯(cuò)誤；
故選：A

點(diǎn)評(píng) 該題是速度選擇器一類的題，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(chǎng)力和洛倫茲力作用；
粒子能勻速通過(guò)選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，即qvB=qE，v=$\frac{E}{B}$，只有速度為$\frac{E}{B}$的粒子才能沿直線勻速通過(guò)選擇器．
若粒子受到的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力不平衡時(shí)，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)：電場(chǎng)力大于洛倫茲力時(shí)，粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，此時(shí)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；電場(chǎng)力小于洛倫茲力時(shí)，粒子將向洛倫茲力反向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能．