Question

3．如圖所示，兩帶電平行金屬極板之間有相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)使一個(gè)帶正電的粒子以一初速度沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向射入兩極板間，測(cè)得它飛出該場(chǎng)區(qū)時(shí)的動(dòng)能比射入時(shí)的動(dòng)能�。疄槭箮щ娏Ｗ语w出場(chǎng)區(qū)時(shí)的動(dòng)能比射入時(shí)的動(dòng)能大，以下措施中可行的是（　�。�

• A． 增大粒子射入時(shí)的速度
• B． 保持金屬極板所帶電荷量不變，增大兩極板間的距離
• C． 保持兩極板間的距離不變，增大兩金屬極板所帶的電荷量
• D． 增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

Answer 1

分析 首先分析粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力情況，粒子受到電場(chǎng)力和洛倫茲力作用，無(wú)論粒子電性如何，電場(chǎng)力和洛倫茲力都將方向相反，然后根據(jù)粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)結(jié)合能量關(guān)系分析即可得出答案．

解答 解：無(wú)論粒子帶何種電荷，由于電場(chǎng)力與洛倫茲力都是方向相反的，而動(dòng)能減少說(shuō)明電場(chǎng)力做了負(fù)功，即電場(chǎng)力小于洛倫茲力，粒子向洛倫茲力的方向偏轉(zhuǎn)了．所以要使動(dòng)能增大，必然減小磁場(chǎng)力或增大電場(chǎng)力．
A：減小速度，則磁場(chǎng)力減小而電場(chǎng)力不變，電場(chǎng)力做正功，則動(dòng)能更會(huì)增大．選項(xiàng)A錯(cuò)誤．
B：保持金屬極板所帶電荷量不變，增大兩極板間的距離，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=$\frac{4πkQ}{?s}$，可知，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，則電場(chǎng)力也不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．
C：保持兩極板間的距離不變，則電容不變，而增大兩金屬極板所帶的電荷量，根據(jù)U=$\frac{Q}{C}$，則極板電壓增加，則增加電場(chǎng)強(qiáng)度，即增大電場(chǎng)力，使粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，這樣電場(chǎng)力做正功，所以動(dòng)能會(huì)增大．選項(xiàng)C正確．
D：增大磁感應(yīng)強(qiáng)度即增大了洛倫茲力，不符合上面的分析．選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 該題是速度選擇器一類(lèi)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．
思考：還有其他方法嗎？