Question

如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，ab間的電場強(qiáng)度為E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v₀豎直向上射入電場，當(dāng)它飛到b板時，速度大小不變，而方向變成水平方向，且剛好從高度也為d的狹縫穿過b板而進(jìn)入bc區(qū)域，bc寬度也為d，所加電場大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于

E

v0

，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運(yùn)動的有關(guān)說法中正確的是（　　）

• A、粒子在ab區(qū)域中做勻變速運(yùn)動，運(yùn)動時間為

  v0

  g

• B、粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動，圓周半徑r=2d
• C、粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動時間為

  πd

  6v0

• D、粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動的總時間為

  (π+6)d

  3v0

Answer 1

分析：將粒子在電場中的運(yùn)動沿水平和豎直方向正交分解，水平分運(yùn)動為初速度為零的勻加速運(yùn)動，豎直分運(yùn)動為末速度為零的勻減速運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律列式分析；粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時，由于電場力與重力平衡，故粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力．

解答：解：A、將粒子在電場中的運(yùn)動沿水平和豎直方向正交分解，水平分運(yùn)動為初速度為零的勻加速運(yùn)動，豎直分運(yùn)動為末速度為零的勻減速運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，有
水平方向：v₀=at，d=

v 2 0

2g

豎直方向：0=v₀-gt
解得
a=g  ①
t=

v0

g

②
故A正確；
B、粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時，由于電場力與重力平衡，故粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力
qv₀B=m

v2

r

解得
r=

mv0

qB

③
由①②③得到r=2d，故B正確；
C、由于r=2d，畫出軌跡，如圖
由幾何關(guān)系，得到回旋角度為30°，故在復(fù)合場中的運(yùn)動時間為
t₂=

T

12

=

πm

6qB

=

πd

3v0

故C錯誤；
D、粒子在電場中運(yùn)動時間為
t₁=

d

. vx

=

d

v0 2

=

2d

v0

故粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動的總時間為t=t₁+t₂=

(π+6)d

3v0

，故D正確；
故選ABD．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是將粒子在電場中的運(yùn)動正交分解為直線運(yùn)動來研究，而粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時，重力和電場力平衡，洛侖茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動．