如图所示,两平行金属板A、B水平放置,板间存在垂直纸面向里的匀强磁场,闭合开关使电容器充电,一个不计重力的带电粒子恰能水平向右匀速通过,则( )
A.仅将极板A上移一小段距离,带电粒子将向下偏
B.仅将极板A上移一小段距离,带电粒子仍能沿直线运动
C.仅将极板A、B错开一段距离,带电粒子一定向上偏
D.仅将极板A下移,此过程中将出现b到a的电流
错解:
由于开关没有断开,所以U不变,当极板A上移一小段距离,根据E=U/d,所以E减小,因此电场力F减小,所以带电粒子将向下偏,秒选A
正解:
我们首先要清楚,为什么一个不计重力的带电粒子恰能水平向右匀速通过?
此时qvB=qE,我们分析一下E的变化情况即可知道带电粒子的变化情况
A选项,极板A上移一小段距离,那么电容C减小,此时由于二极管的存在,所以电流只能从a流向b,因此,电容器上的电量Q保持不变
根据Q=CU①,电容C减小,只有U增大才能保证Q不变,根据E=U/d②,此时d增大,无法确定到底是U增大的多还是d增大的多,我们不能求出E的变化情况
那么我们就用Q=ɛS/(4kπd)③来求解,我们把①②③联立可以求出,E=4πkQ/ɛS,不难看出,此时E不变,所以A选项错。
B选项,由于E不变,所以qvB=qE,那么带电粒子仍能沿直线运动,B选项正确。
C选项,错开极板A,B说明电容的有效面积减下了,也就是说C减小了,此时和A选项分析的一样,E=4πkQ/ɛS,S减小,那么E就增大,从而导致电场力增大,不难得出,带电粒子一定向下偏。故C选项错误。
D选项,因为二极管的存在,电流只能从a流向b,D选项错误
分析:
带电粒子受电场力和洛伦兹力处于平衡状态做匀速直线运动,改变电场和磁场后若仍能使带电粒子做匀速直线运动,仍要使电场力和洛伦兹力平衡,解答的关键是明确电容器通电和断电两种状态下,电场强度和极板之间距离以及正对面积的关系。
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访客
Lv.1农民
这个鼠标模式非常好。