题目内容

【题目】如图所示,空间存在垂直纸面向外的匀强磁场,在O点固定一点电荷Q,一带电粒子在电场力和磁场力的共同作用下做顺时针匀速圆周运动(不计重力和阻力),半径为r,周期为T,线速度为v,则当点电荷Q电量突然为零,则此后关于带电粒子的运动,下列说法正确的是

A.半径大小一定变大B.线速度大小一定不变

C.周期大小一定变大D.仍然可能做半径为r的匀速圆周运动

【答案】BD

【解析】

A.若带电粒子带正电,点电荷Q也带正电,电量为变为零之前,粒子受到指向圆心的洛伦兹力,以及沿着半径背离圆心的电场力,其向心力等于

F=F-F

当点电荷Q电量突然为零,电荷只受到洛伦兹力的作用,此时洛伦兹力大于电荷需要的向心力,粒子做近心运动,则半径减小,故A错误;

B.因为当点电荷消失,粒子只受到洛伦兹力的作用,而洛伦兹力总是和速度方向相互垂直,不会改变粒子的速度大小,所以不论粒子之后做什么运动,其速度大小都不会改变,故B正确;

CD.若带电粒子带负电,则在点电荷Q电量为变为零之前,粒子受到指向圆心的电场力,以及沿着半径背离圆心的洛伦兹力,向心力为

F=F-F

若此时电场力是洛伦兹力的两倍,则其向心力的大小等于洛伦兹力,当电场力消失时,洛伦兹力的大小刚好等于粒子需要的向心力,粒子继续做半径不变的圆周运动,如图中红色轨迹所示

由于半径不变,向心力大小不变,则运动周期不变,故C错误D正确;

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