Question

如圖所示空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電液滴從靜止開始自A沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，速度為零，C是軌跡的最低點(diǎn)，以下說法中正確的是（ ）
A．滴帶負(fù)電
B．滴在C點(diǎn)動(dòng)能最大
C．若液滴所受空氣阻力不計(jì)，則機(jī)械能守恒
D．液滴在C點(diǎn)機(jī)械能最大

Answer 1

【答案】分析：帶電液滴由靜止開始，在電場(chǎng)力和重力的作用下會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，帶電粒子會(huì)受到洛倫茲力，所以粒子會(huì)沿逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力方向向上，此時(shí)粒子具有最大速度，在之后的運(yùn)動(dòng)中，粒子的電勢(shì)能會(huì)增加速度越來越小，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零．除重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化量．
解答：解：A、從圖中可以看出，帶電粒子由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，說明重力和電場(chǎng)力的合力向下，洛倫茲力指向弧內(nèi)，根據(jù)左手定則可知，液滴帶負(fù)電．故A正確．
B、從A到C的過程中，重力和電場(chǎng)力都做正功，洛倫茲力不做功，動(dòng)能增大，從B到C的過程中，重力和電場(chǎng)力都做負(fù)功，洛倫茲力不做功，動(dòng)能減小，所以滴在C點(diǎn)動(dòng)能最大．故B正確．
C、液滴除重力做功外，還有電場(chǎng)力做功，機(jī)械能不守恒，故C錯(cuò)誤；
D、除重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化量，從A到C的過程中，電場(chǎng)力都做正功，洛倫茲力不做功，機(jī)械能增大，從B到C的過程中，電場(chǎng)力都做負(fù)功，洛倫茲力不做功，機(jī)械能減小，所以液滴在C點(diǎn)機(jī)械能最大．故D正確．
故選ABD．
點(diǎn)評(píng)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的分析思路
1．正確的受力分析
除重力、彈力和摩擦力外，要特別注意電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的分析．
2．正確分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
找出物體的速度、位置及其變化特點(diǎn)，分析運(yùn)動(dòng)過程．如果出現(xiàn)臨界狀態(tài)，要分析臨界條件．
帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子的受力情況．
（1）當(dāng)粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)所受合力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)（如速度選擇器）．
（2）當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等值反向，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
（3）當(dāng)帶電粒子所受的合力是變力，且與初速度方向不在一條直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，由于帶電粒子可能連續(xù)通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)情況也發(fā)生相應(yīng)的變化，其運(yùn)動(dòng)過程也可能由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段所組成．