6.(6分)某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动。下列因素与完成上述两类运动无关的是( )
C
2018_北京卷
6.(6分)某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动。下列因素与完成上述两类运动无关的是( )
C
【考点】CM:带电粒子在混合场中的运动
【专题】31:定性思想;43:推理法;537:带电粒子在复合场中的运动专题【分析】带电粒子刚好做匀速直线运动,则电场力等于洛伦兹力,只有磁场时,粒子做匀速圆周运动,结合做圆周运动的条件判断。
【解答】解:带电粒子在电场中一定会受到电场力的作用;一个带电粒子进入电场、磁场共存的区域后做匀速直线运动,所以带电粒子受到的洛伦兹力与电场力大小相等,方向相反,即: $\mathsf { q v B = q E }$
可知粒子的速度大小: $\mathbf { v } { = } \frac { \mathbb { E } } { \mathbb { B } }$ 是必须的条件,同时磁场的强弱与电场的强弱必须满足 $\mathrm { v = \frac { ~ \tt { E } ~ } { ~ \tt ~ { ~ B ~ } ~ } }$ ;
同时,由左手定则可知,洛伦兹力的方向与粒子速度的方向、磁场的方向垂直,而电场力的方向与电场的方向平行,所以磁场的方向必定与电场的方向垂直;
由于带电粒子在磁场中做匀速直线运动,结合洛伦兹力产生的条件可知,速度的方向必须与磁场的方向垂直,同时由平衡条件可知,洛伦兹力的方向与电场力的方向相反,则二者的方向必定也要满足特定的条件;
而且由公式 $\mathrm { v = \frac { ~ \tt { E } ~ } { ~ \tt ~ { ~ B ~ } ~ } }$ 可知,粒子满足前面的两个条件时,与粒子的带电量以及粒子的电性都无关。
故C符合题意,ABD不符合题意。
本题选择与完成上述两类运动无关的,故选:C。
【点评】本题考查带电粒子在磁场中的运动,解题要抓住带电粒子刚好以某一初速度做匀速直线运动,可知电场力等于洛伦兹力,这一条件解题,知道带电粒子在电场、磁场中的运动情况是关键。