题目内容

2.如图所示,MNPQ是纸面内的一个长、宽之比为2:1的矩形,矩形内(包含边界)只存在与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场.现有一重力不计的带电粒子从M点沿MQ方向以初速度V0射入场区,则下列有关判断正确的是(  )
A.如果粒子从PN边射出场区,则矩形内存在的一定是电场
B.如果粒子射出的速度大小不变,则矩形内存在的一定是磁场
C.如果粒子再回到MN上(不包括M点)时的速度大小与初速度大小相等,则矩形内存在的一定是磁场
D.若增加粒子的速度大小,发现粒子射出场区的时间变长,则矩形内存在的一定是磁场

分析 洛伦兹力不做功,电场力可以做功;粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,在电场中做类似抛体运动或往返运动,结合它们运动的特点与规律即可正确解答.

解答 解:A、若MNPQ的区域是磁场,粒子在磁场中做匀速圆周运动,则最大半径等于MQ=$\frac{1}{2}$MN,不可能从PN边射出场区;所以如果粒子从PN边射出场区,则矩形内存在的一定是电场,故A正确;
B、若带电粒子以与电场线平行的速度v0射入,受到的电场力的方向与初速度的方向相反,则粒子返回M点的速率不变,故B错误;
C、由于洛伦兹力不做功,如果粒子再回到MN上(不包括M点)时的速度大小与初速度大小相等,则矩形内存在的一定是磁场,故C正确;
D、由T=$\frac{2πm}{qB}$知,粒子在磁场中运动的时间与速率无关;故时间改变一定是电场;故D错误;
故选:AC.

点评 本题关键是分电场和磁场两种情况进行分析讨论,抓住匀速圆周运动模型和平抛运动或直线运动模型进行分析讨论.

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