Question

取空间中的一点为坐标原点在竖直平面建立直角坐标系，以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，如图所示。

已知第一象限的空间内存在某一未知场。有一不计重力的带正电粒子自（0，b）点以一定速度垂直y轴进入第一象限，最终自（a, 0）点垂直x轴射出第一象限。（a＞b）凭借以上已知条件，判断以下三个场是否可能是该未知场，若判断“可能”，则猜测该带电粒子在第一象限的运动轨迹（诸如“直线”、“圆”、“椭圆”、“抛物线”、“双曲线”、“螺旋线”等等）；若判断“不可能”，则说明理由。

猜测一：垂直竖直平面（纸面）向外的匀强磁场。

猜测二：竖直向下的匀强电场。

猜测三：由x轴上某点负点电荷所形成的电场。

Answer 1

【答案】如解析

【解析】

猜测一不可能，因为若存在匀强磁场时粒子做匀速圆周运动，ab段轨迹应是以O点为圆心的圆弧，由题a＞b，所以不可能；

猜测二不可能，因为若存在竖直向下的匀强电场，粒子做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，速度方向不可能沿-y轴方向；

猜测三不可能，因为若存在由x轴上某点负点电荷所形成的电场，若该负电荷不可能在原点O，因为该负电荷在原点O处，粒子做匀速圆周运动，应有a=b，与题不符，所以不可能；

若粒子不在原点O，粒子的轨迹是椭圆的一部分，速度不可能垂直于x轴向下。

【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力