Question

4．如图所示，水平正对放置的带电平行金属板间的匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向垂直于纸面向里．一带电小球从光滑绝缘轨道的a点由静止释放，经过轨道端点P进入板间后，恰好沿水平方向做匀速直线运动．现使小球从稍低些的b点由静止释放，经过轨道端点P进入两板的场区．关于小球和小球现在的运动情况，以下判断正确的是（　　）

• A． 小球可能带负电
• B． 小球在电、磁场中运动过程动能减少
• C． 小球在电、磁场中运动过程电势能增大
• D． 小球在电、磁场中运动过程机械能能总量不变

Answer 1

分析 小球在电场中做直线运动，根据直线运动的条件判断出洛伦兹力和电场力的方向；现在使小球从稍低些的b点由静止释放，经过轨道端点P进入两板之间的场区，则进入场区的速度减小，洛伦兹力减小，电荷向下偏转，结合功能关系分析电势能、动能、机械能的变化情况．

解答 解：A、小球从P点进入平行板间后做直线运动，对小球进行受力分析得小球共受到三个力作用：恒定的重力G、恒定的电场力F、洛伦兹力f，这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，所以可以判断出小球受到的合力一定是零，即小球一定是做匀速直线运动，洛伦兹力和电场力同向，都向上，带正电，故A错误；
B、当小球从稍低的b点由静止释放时，小球进入金属板间的初速度将减小，则洛伦兹力减小，由于F_洛+F_电＜mg，小球将向下偏转，合力做正功，故动能增大，故B错误；
C、球向下偏转，电场力做负功，电势能增加，故C正确；
D、球向下偏转，由于克服电场力做功，故机械能减小，故D错误；
故选：C．

点评 本题关键先根据左手定则、平衡条件判断小球的运动性质和带电情况；然后再功能关系、曲线运动的条件判断动能、电势能、机械能的变化情况．