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如图甲所示,带电粒子(不计重力)以水平向右的初速度v先通过有界匀强电场E,后通过有界匀强磁场B,再从磁场右边穿出,此过程中该粒子动能的改变量为E1;若如图乙所示,将该匀强电场和匀强磁场区域正交叠加,再让该粒子以同样的初速度水平向右穿越叠加场区而从右边穿出,此过程中该粒子动能的改变量为E2.比较场强的大小,下列说法中正确的是( )

A.一定有El>E2
B.一定有El=E2
C.一定有El<E2
D.E1>E2、El=E2、E1<E2都有可能
【答案】分析:磁场对粒子的洛伦兹力不做功,只有电场力对粒子做功,根据电场力做功公式W=qEd,d是电场方向上两点间的距离.粒子在正交的电磁场中运动时,不计重力,则根据电场力与洛伦兹力的大小,来确定运动轨迹,从而分析粒子在两种情况下沿电场方向的距离大小,判断做功大小.
解答:解:若v,在乙图中,电场力qE大于洛伦兹力qBv,根据左手定则判断可知:洛伦兹力有与电场力方向相反的分力;而在甲图中带电粒子粒子只受电场力qE,则在甲图的情况下,粒子沿电场方向的位移较大,电场力做功较多,则动能变化较大;
若v,在乙图中,电场力qE小于洛伦兹力qBv,根据左手定则判断可知:洛伦兹力有与电场力方向相反的分力;而在甲图中带电粒子粒子只受电场力qE,则在甲图的情况下,粒子沿电场方向的位移较小,电场力做功较少,则动能变化较小;
由于不知电场力与洛伦兹力的大小,所以选项A、B、C误,选项D确.
故选:D
点评:本题考查了分析物体受力情况的能力和对电场力做功的理解能力.正确解答本题要抓住洛伦兹力的特点:洛伦兹力方向总与粒子速度方向垂直,总不做功.
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(2009?山东)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响).
已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、t0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)

(1)求电压U的大小.
(2)求
12
t0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.
(3)何时刻进入两极板的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间.

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(2012?马鞍山模拟)(选做).如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压UAB,两板间电场可看做是均匀的,且两板外无电场,极板长L=0.2m,板间距离d=0.2m,在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板间中线OO′垂直,磁感应强度B=5×l0-3T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子的速度v0=105m/s,比荷
qm
=108C/kg
,重力忽略不计,每个粒子通过电场区域的时间极短,此极短时间内电场可视作是恒定不变的.求:
(1)在t=0.ls时刻射入电场的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为多少;
(2)带电粒子射出电场时的最大速度;
(3)在t=0.25s时刻从电场射出的带电粒子,在磁场中运动的时间.

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(2007?扬州模拟)如图甲所示,带电粒子(不计重力)以水平向右的初速度v0先通过有界匀强电场E,后通过有界匀强磁场B,再从磁场右边穿出,此过程中该粒子动能的改变量为E1;若如图乙所示,将该匀强电场和匀强磁场区域正交叠加,再让该粒子以同样的初速度水平向右穿越叠加场区而从右边穿出,此过程中该粒子动能的改变量为E2.比较场强的大小,下列说法中正确的是(  )

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精英家教网如图甲所示,为质谱仪的原理示意图.质量为m的带正电粒子从靜止开始经过电 势差为U的电场加速巵,从G点沿纸面垂真于直线MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外、磁 感应强度为B的勻强磁场,带电粒子经偏转磁场后,最终打在照相底 片上的.H点.测得G、H间的距离为d,粒子的重力忽略不计.求:
(1)粒子的电荷量;
(2)若偏转磁场为半径r=
3
d
3
的圆形磁场,磁场方面垂直于纸面外,磁场边界与直线MN相切于G点,如图乙所示,当粒子进入磁场时的速 度不变时,要使粒子仍能打到H点,那么,圆形区域内匀强磁场的磁感应 强度B'应为多大.

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