Question

如图所示，在实线框内同时存在匀强磁场和匀强电场．一负离子（不计重力）沿水平方向进入该区域恰能沿直线运动．则匀强磁场和匀强电场的方向不可能为下列哪种情况（ ）

A．匀强磁场和匀强电场的方向都水平向右
B．匀强磁场方向竖直向上，匀强电场方向垂直于纸面向里
C．匀强磁场方向垂直于纸面向里，匀强电场方向竖直向下
D．匀强磁场方向垂直于纸面向外，匀强电场方向竖直向下

Answer 1

【答案】分析：带电粒子恰好在电场与磁场中做直线运动，当受到电场力与磁场力时，则两力必平衡．这样确保速度不变，才会使洛伦兹力不变，否则不可能做直线运动．当只受到电场力时，磁场方向须与运动方向相平行，此时虽在磁场中但没有洛伦兹力存在．
解答：解：A、当匀强磁场和匀强电场的方向都水平向右，不计重力的负离子，沿水平方向进入该区域，则电场力水平向左，由于速度与磁场同向，则没有洛伦兹力，所以离子不可能做直线运动，故A错误；
B、当匀强磁场方向竖直向上，不计重力的负离子，则洛伦兹力垂直纸面向里，而匀强电场方向垂直于纸面向里，则离子受到的电场力垂直纸面向外，由于直线运动，所以电场力与洛伦兹力大小相等，使离子做匀速直线运动．故B正确；
C、当匀强磁场方向垂直于纸面向里，不计重力的负离子，则洛伦兹力竖直向下，而匀强电场方向竖直向下，则电场力也是竖直向上，而粒子从左向右运动，则要使洛伦兹力竖直向下，所以匀强磁场方向垂直于纸面向外．若粒子带负电，则电场力是竖直向下，由于直线运动，所以电场力与洛伦兹力大小相等，使离子做匀速直线运动．故C正确；
D、当匀强磁场方向垂直于纸面向外，则离子受到洛伦兹力竖直向上，而匀强电场方向竖直向下，则电场力竖直向上，因此离子不可能做直线运动，故D错误；
本题选错误的是：AD
点评：当两个电场力与磁场力均存在时，必须是平衡力，因为洛伦兹力是与速度有关的力．当粒子的运动方向与磁场方向平行时，没有洛伦兹力存在，所以只要考虑电场力就可以．