Question

如下圖所示，在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域，在穿過此區(qū)域的過程中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．不計(jì)重力的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向可能是

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A．E和B都沿x軸方向

B．E沿y軸正向，B沿z軸正向

C．E沿z軸正向，B沿y軸正向

D．E、B都沿z軸方向

Answer 1

答案：AB
解析：

思路分析：根據(jù)試題的描述，帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域后，在穿過此區(qū)域的過程中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且重力的影響不計(jì)，即粒子一定是沿著與x軸平行的直線方向運(yùn)動(dòng)．根據(jù)牛頓定律可知，帶電粒子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力必須等于零或始終沿x軸方向，否則，粒子就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)． 　　對(duì)于選項(xiàng)A，E和B方向都沿x軸方向．根據(jù)電場(chǎng)力的規(guī)律，無論帶電粒子是帶正電還是帶負(fù)電，粒子所受的電場(chǎng)力一定是沿x軸方向的．根據(jù)洛倫茲力的規(guī)律，帶電粒子沿著磁場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，不論是帶正電的粒子或帶負(fù)電的粒子，它所受的洛倫茲力都等于零．因此，帶電粒子在該勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只能沿入射方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)，方向都不會(huì)發(fā)生改變．所以A項(xiàng)中給出的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向符合試題題干的要求，是正確選項(xiàng)． 　　同理，對(duì)于選項(xiàng)B，無論帶電粒子帶正電，還是帶負(fù)電，它在該勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向都是相反的，且沿豎直方向．這樣，只要場(chǎng)強(qiáng)的大小E、B滿足條件E=vB，那么電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力就等于零，從而由牛頓定律可知帶電粒子能夠沿入射方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，方向不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．所以，B項(xiàng)中給出的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向符合試題題干的要求． 　　對(duì)于選項(xiàng)C，帶電粒子在該勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向是相同的，因而它們的合力的方向一定沿z軸方向，由牛頓定律可知帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．所以C項(xiàng)中給出的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向不符合試題題干的要求，是錯(cuò)誤選項(xiàng)． 　　對(duì)于選項(xiàng)D，沿x軸入射的帶電粒子在該勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向是相互垂直的，而且都垂直于粒子的入射方向，因此，它們的合力的方向一定不為零，且與入射方向垂直，從而使帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)．所以D項(xiàng)中給出的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向不符合試題題干的要求，是錯(cuò)誤選項(xiàng)． 規(guī)律技巧總結(jié)：粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的條件是：粒子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡或與粒子的運(yùn)動(dòng)方向相同，但要考慮多種情況．