Question

20．如图所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直．一个带电粒子（不计重力）沿平行极板的方向进入板间，穿出时的电势能增加，为使它保持电势能不变穿过板间，可以（　　）

• A． 适当减小射入速度
• B． 适当减小电场强度
• C． 适当增大磁感应强度
• D． 保持极板电量不变，适当增大板间距离

Answer 1

分析 不管粒子带什么电，粒子进入平行金属板间受到洛伦兹力和电场力方向相反，根据题意，电势能增加，说明电场力做负功，洛伦兹力大于电场力，向洛伦兹力方向偏转，若要保持电势能不变，则减小洛伦兹力或增加电场力均可以，从而使洛伦兹力和电场力平衡．

解答 解：粒子进入电磁场区域受到的洛伦兹力和电场力方向相反，根据题意，电势能增加，说明电场力做负功，洛伦兹力大于电场力，向洛伦兹力方向偏转，若要保持电势能不变，则减小洛伦兹力或增加电场力均可以，从而使洛伦兹力和电场力平衡．
A、减小射入速度，可减小洛伦兹力，可以使电场力等于洛伦兹力，故A正确；
B、减小电场强度，电场力变小，故B错误；
C、适当增大磁感应强度，洛伦兹力增大，故C错误；
D、根据电容的决定式$C=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$，电场强度$E=\frac{U}{d}=\frac{Q}{Cd}=\frac{Q}{\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}•d}=\frac{4πkQ}{{?}_{r}^{\;}S}$，电场强度不随距离改变，所以不能使粒子电势能不变，故D错误；
故选：A

点评 该题是速度选择器一类的题，在速度选择器中，粒子的受力特点：同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用；
粒子能匀速通过选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即qvB=qE，v=$\frac{E}{B}$，只有速度为$\frac{E}{B}$的粒子才能沿直线匀速通过选择器．
若粒子受到的电场力和磁场力不平衡时，粒子将发生偏转：电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，此时电场力做正功，电势能转化为动能；电场力小于洛伦兹力时，粒子将向洛伦兹力反向偏转，电场力做负功，动能转化为电势能．