Question

20．如图所示，竖直放置的平行板电容器A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、垂直纸面向里的匀强磁场，一批带正电的微粒从A 板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中（　　）

• A． 所有微粒的动能都将增加
• B． 所有微粒的机械能都将不变
• C． 有的微粒可以做匀速圆周运动
• D． 有的微粒可能做匀速直线运动

Answer 1

分析 如果带正电的微粒向上偏转，则电场力做正功，重力做负功，如果合外力做负功物体的动能减小；如果除重力和弹力之外有其他力做功，则系统的机械能不守恒；如果粒子所受合外力等于0，则微粒做匀速直线运动；在复合场中微粒做匀速圆周运动的条件是洛伦兹力提供向心力，其它力的矢量和为0．

解答 解：带正电的微粒在从A板运动到B板的过程中受到重力，电场力和洛伦兹力，其中洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，故洛伦兹力不做功．
A、如果带正电的微粒向上偏转，则电场力做正功，重力做负功，如果微粒克服重力所做的功大于电场力所做的功，即合外力做负功，根据动能定理可知，物体的动能减小，A错误；
B、由于在电荷运动过程中电场力始终做正功，故电荷的机械能始终增加，B错误；
C、如果微粒所受的重力等于电场力，则该微粒做匀速圆周运动，而重力方向竖直向下，电场力方向水平向右，故重力不可能等于电场力，故微粒不可能做匀速圆周运动，C错误；
D、由题意可知带正电的微粒若初速度方向沿右上方，则洛伦兹力的方向沿左上方，故如果洛伦兹力在水平方向的分量等于电场力，洛伦兹力在竖直方向的分量等于重力，则微粒做匀速直线运动，D正确．
故选：D．

点评 本题考查了洛伦兹力的方向、电场力、重力、洛伦兹力做功的特点，微粒机械能守恒的条件，动能定理，微粒在复合场中做匀速圆周运动和匀速直线运动的条件．