Question

如圖所示的平行板金屬板中，有相互正交的電磁場，場強分別為E和B．具有不同水平速度的帶電粒子射入后發生偏轉的情況不同．這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．已知帶電粒子具有速度v0=

E

B

時，才能沿著圖示虛線路徑通過這個速度選擇器．現有一個帶負電的粒子以速度v（v＜v₀）沿虛線方向射入，并從右端射出，則以下說法正確的是（　　）

A．粒子將在虛線上端某點射出場區

B．粒子將在虛線下端某點射出場區

C．粒子射出場區時，動能增加，電勢能減少

D．粒子射出場區時，動能減少，電勢能增加

Answer 1

分析：當速度為v₀時，電場力和洛倫茲力平衡，速度小于v₀時，粒子受到的電場力要大于磁場力，粒子將向電場力方向偏轉，從而可判斷AB的正誤．粒子在偏轉的過程中，洛倫茲力不做功，電場力做正功，電勢能轉化為機械能，所以電勢能減小，動能增加．從而可判斷CD的正誤．

解答：解：
帶負電的粒子進入正交的勻強電場和勻強磁場中，粒子受到向上的電場力和向下的洛倫茲力作用，當速度v0=

E

B

，粒子受到的電場力和磁場力平衡，現在是v＜v₀，有qE＞qvB，粒子將向上偏轉．所以選項A正確，選項B錯誤．
粒子向上偏轉的過程中，電場力做正功，洛倫茲力不做功，所以電勢能減少，動能增加．選項C正確，D錯誤．
故選AC．

點評：在速度選擇器中，粒子的受力特點：同時受到方向相反的電場力和洛倫茲力作用；
粒子能勻速通過選擇器的條件：電場力和洛倫茲力平衡，即qvB=qE，v=

E

B

，只有速度為

E

B

的粒子才能沿直線勻速通過選擇器．
若粒子受到的電場力和磁場力不平衡時，粒子將發生偏轉：電場力大于洛倫茲力時，粒子向電場力方向偏轉，此時電場力做正功，電勢能轉化為動能，電場力小于洛倫茲力時，粒子將向洛倫茲力反向偏轉，電場力做負功，動能轉化為電勢能．