题目内容

11.如图所示,平行板电容器的两板与电源相连,板间同时有电场和垂直纸面向里的匀强磁场B,一个带电荷量为+q的粒子以v0为初速度从两板中间沿垂直电磁场方向进入,穿出时粒子的电势能增加了.若想使这个带电粒子以v0沿原方向匀速直线运动穿过电磁场,可采用的办法是(  )
A.减小平行板的正对面积B.增大极板间距
C.减小磁感应强度BD.增大磁感应强度B

分析 以速度v0从两极板中间垂直于电磁场方向射入,穿出时粒子的电势能增加,可知电场力做负功,知洛伦兹力大于电场力,向上偏转.想使这个带电粒子以速度v0按原方向匀速穿过电磁场,则电场力和洛伦兹力相等.

解答 解:因为粒子穿越磁场时,电势能增加了,而洛伦兹力不做功,则电场力做负功,电场力方向竖直向下,则粒子向上偏转,洛伦兹力大于电场力.
A、减小平行板间的正对面积,U不变,d不变,则电场强度不变,电场力不变,仍然小于洛伦兹力,不能匀速穿越电磁场.故A错误.
B、增大极板间距,根据E=$\frac{U}{d}$,则电场强度减小,电场力变小,更不能够与洛伦兹力相等,不可能做匀速直线运动.故B错误.
C、减小磁感应强度,则洛伦兹力减小,能够与电场力平衡,做匀速直线运动.故C正确.
D、增大磁感应强度,则洛伦兹力增大,仍然大于电场力,不能匀速穿越电磁场.故D错误.
故选:C.

点评 解决本题的关键通过电场力做功得出电场力与洛伦兹力的大小关系,抓住电场力与洛伦兹力相等时,才能匀速直线运动进行分析.

练习册系列答案
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2.如图(甲)所示,两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=lm,倾斜导轨与水平面成θ=30°角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中,I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图(乙)所示垂直斜面向上为正值,图中t1、t2未知.水平导轨足够长,其左端接有理想灵敏电流计G(内阻不计)和定值电阻R=3Ω,水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中,Ⅱ区中的磁场恒定不变,磁感应强度大小为B2=1T,在t=0时刻,从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab,棒的质量m=0.1kg,棒的电阻r=2Ω,棒下滑时与导轨保持良好接触设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变,导轨的电阻不计.若棒在斜面上向下滑动的整个过程中,灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等,t2时刻进入水平轨道,立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力.(g取10m/s2)求:

(1)ab棒进入磁场区I时速度V的大小;
(2)磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d;
(3)棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q;
(4)若棒在t2时刻进入水平导轨后,电流计G的电流I随时间t变化的关系如图(丙)所示(而未知),已知t2到t3的时间为0.5s,t3到t4的时间为1s,请在图(丁)中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图象.(从上向下看逆时针方向为电流正方向)

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