如图所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为B,方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射人,为使粒子流经磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于这个电场场强大小和方向的说法中正确的是(  )A. 大小为Bv,粒子带正电时,方向向上B. 大小为Bv,粒子带负电时,方向向下C. 大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关D. 大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关

问题描述:

如图所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为B,方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射人,为使粒子流经磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于这个电场场强大小和方向的说法中正确的是(  )
A. 大小为

B
v
,粒子带正电时,方向向上
B. 大小为
B
v
,粒子带负电时,方向向下
C. 大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关
D. 大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关

为使粒子不发生偏转,粒子所受到电场力和洛伦兹力是平衡力,即为qvB=qE,所以电场与磁场的关系为:
  E=vB,所以选项AB错误.
假设粒子带正电,则受到向下的洛伦兹力,则电场力就应向上,电场方向应向上;
若粒子带负电,洛伦兹力向上,电场力向下,电场仍然向上.所以电场力的方向始终向上,与粒子的电性无关.故C错误,D正确.
故选D.
答案解析:首先根据粒子做匀速直线运动,可判断粒子的电场力和洛伦兹力相等,即可得知电场强度和磁场强度的关系.再分别假设粒子带正电或负电,可知电场的方向,并发现电场的方向与电性无关.
考试点:带电粒子在混合场中的运动.


知识点:在速度选择器中,粒子的受力特点:同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用;
粒子能匀速通过选择器的条件:电场力和洛伦兹力平衡,即qvB=qE,v=
E
B
,只有速度为
E
B
的粒子才能沿直线匀速通过选择器.
若粒子从反方向射入选择器,所受的电场力和磁场力方向相同,粒子必定发生偏转.