题目内容

18.如图所示,虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B.一带电微粒自离EF为h的高处由静止下落,从B点进入场区,做了一段匀速圆周运动,从D点射出.下列说法正确的是(  )
A.微粒受到的电场力的方向一定竖直向下
B.微粒做圆周运动的半径为$\frac{E}{B}\sqrt{\frac{h}{g}}$
C.从B到D的过程中微粒受洛伦兹力不做功
D.从B到D点的过程中微粒的电势能一直减小

分析 带电微粒进入正交的匀强电场和匀强磁场中,受到重力、电场力和洛伦兹力而做匀速圆周运动,可知电场力与重力平衡.由洛伦兹力提供向心力,可求出微粒做圆周运动的半径.根据电场力做功正负,判断电势能的变化和机械能的变化.

解答 解:A、由题,带电微粒进入正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,电场力与重力必定平衡,则微粒受到的电场力的方向一定竖直向上.故A错误.
B、由上则有:mg=qE…①
由洛伦兹力提供向心力,则有 qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$…②
又v=$\sqrt{2gh}$…③
联立三式得,微粒做圆周运动的半径为r=$\frac{E}{B}\sqrt{\frac{2h}{g}}$.故B错误.
C、由于洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,所以从B到D的过程中微粒受洛伦兹力不做功.故C正确;
D、由于电场力方向竖直向上,则微粒从B点运动到D点的过程中,电场力先做负功后做正功,则其电势能先增大后减小.故D错误.
故选:C

点评 本题解题关键是分析微粒做匀速圆周运动的受力情况,根据合力提供向心力进行判断.

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