Question

11．如图所示，位于竖直面内的矩形区域内，存在竖直方向的匀强电场，一带电微粒以某一确定的水平初速度v由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开场区；如果将这个区域内电场的场强大小变为原来的2倍，仍让该带电微粒以相同的速度由A点进入，微粒将从B点离开场区；如果保持这个区域内电场的强弱不变，而将方向改变180°，仍让该带电微粒以相同的速度由A点进入，微粒将从D点离开场区．设粒子从C点、B点、D点射出时的动能分别为E_k1、E_k2、E_k3，从A点到C点、B点、D点所用的时间分别为t₁、t₂、t₃，不计空气阻力．则（　　）

• A． E_k1=E_k2=E_k3
• B． E_k1＜E_k2＜E_k3
• C． t₁＜t₂=t₃
• D． t₁=t₂＜t₃

Answer 1

分析 带电粒子由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开场区，这个过程粒子受到的电场力等于重力，水平方向做匀速直线运动；对另外两种情况，根据动能定理分析动能关系．由水平方向匀速直线运动，分析时间关系．

解答 解：据题，微粒从A运动到C时，有mg=qE，微粒做匀速直线运动，动能不变，则知初动能等于E_k1．
如果将这个区域内电场的场强大小变为原来的2倍，微粒将从B点离开场区，电场力等于重力的2倍，加速度大小为 a=$\frac{2qE-mg}{m}$=g，水平方向做匀速直线运动，则有t₂=t₁．且电场力做正功，重力做负功，总功等于克服重力做功，动能增加，则E_k2＞E_k1；
如果保持这个区域内电场的强弱不变，而将方向改变180°，加速度大小为 a′=$\frac{qE+mg}{m}$=2g，水平方向做匀速直线运动，则有t₃=t₁．电场力做正功，重力做正功，总功等于重力做功的2倍，竖直方向上由y=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$，知CD间的距离大于CB间的距离，根据动能定理得：E_k2＞E_k2；故有：E_k1＜E_k2＜E_k3．t₁=t₂=t₃，故B正确，ACD错误．
故选：B．

点评 注意分析带电粒子在复合场中的运动情况各不相同，根据水平方向的分运动都是匀速直线运动，根据类平抛运动的规律分析偏转位移，由动能定理分析动能的变化．