题目内容

17.如图所示为速度选择器,场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直.一电荷量为+q、质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰沿直线穿过,则下列说法正确的是(  )
A.若带电粒子所带的电荷量为+2q,粒子将向下偏转
B.若带电粒子所带的电荷量为-2q,粒子仍能沿直线穿过
C.若带电粒子的速度为2v,且粒子不与极板相碰,则从右侧射出时电势能一定减小
D.若带电粒子从右侧水平射入,粒子仍能沿直线穿过

分析 首先根据粒子做匀速直线运动,可判断粒子的电场力和洛伦兹力相等,即可得知电场强度和磁场强度的关系.

解答 解:A、粒子恰沿直线穿过,电场力和洛伦兹力均垂直于速度,故合力为零,粒子做匀速直线运动;
根据平衡条件,有:
qvB=qE
解得:
v=$\frac{E}{B}$
只要粒子速度为$\frac{E}{B}$,就能沿直线匀速通过选择器;
若带电粒子带电量为+2q,速度不变,仍然沿直线匀速通过选择器;故A错误;
B、若带电粒子带电量为-2q,只要粒子速度为$\frac{E}{B}$,电场力与洛伦兹力仍然平衡,仍然沿直线匀速通过选择器;故B正确;
C、若带电粒子速度为2v,电场力不变,洛伦兹力变为2倍,故会偏转,克服电场力做功,电势能增加;故C错误;
D、若带电粒子从右侧水平射入,电场力方向不变,洛伦兹力方向反向,故粒子一定偏转,故D错误;
故选:B.

点评 在速度选择器中,粒子的受力特点:同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用;粒子能匀速通过选择器的条件:电场力和洛伦兹力平衡,即qvB=qE,v=$\frac{E}{B}$,只有速度为$\frac{E}{B}$的粒子才能沿直线匀速通过选择器;若粒子从反方向射入选择器,所受的电场力和磁场力方向相同,粒子必定发生偏转.

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