2016年成人高考高起点物理.化学复习资料-物理必备复习资料九之八
例7 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图10-12所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法正确的是: [ ]
A.这离子必带正电荷
B.A点和B点位于同一高度
C.离子在C点时速度最大
D.离子到达B点时,将沿原曲线返回A点
【错解】
根据振动的往复性,离子到达B点后,将沿原曲线返回A点,选D。
【错解原因】
选D不正确,某些考生可能受“振动”现象的影响,误认为根据振动的往复性,离子到达B点后,将沿原曲线返回A点,实际上离子从B点开始运动后的受力情况与从A点运动后的受力情况相同,并不存在一个向振动那样有一个指向BCA弧内侧的回复力,使离子返回A点,而是如图10-13所示由B经C′点到B′点。
【分析解答】
(1)平行板间电场方向向下,离子由A点静止释放后在电场力的作用下是向下运动,可见电场力一定向下,所以离子必带正电荷,选A。
(2)离子具有速度后,它就在向下的电场力F及总与速度心垂直并不断改变方向的洛仑兹力f作用下沿ACB曲线运动,因洛仑兹力不做功,电场力做功等于动能的变化,而离子到达B点时的速度为零,所以从A到B电场力所做正功与负功加起来为零。这说明离子在电场中的B点与A点的电势能相等,即B点与A点位于同一高度,选B。
(3)因C点为轨道最低点,离子从A运动到C电场力做功最多,C点具有的动能最多,所以离子在C点速度最大,选C。
(4)只要将离子在B点的状态与A点进行比较,就可以发现它们的状态(速度为零,电势能相等)相同,如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域,离子就将在B之右侧重现前面的曲线运动,因此,离子是不可能沿原曲线返回A点的。
故选A,B,C为正确答案。
【评析】
初速度和加速度决定物体的运动情况。在力学部分绝大部分的习题所涉及的外力是恒力。加速度大小方向都不变。只要判断初始时刻加速度与初速度的关系,就可以判断物体以后的运动。本题中由于洛仑兹力的方向总垂直于速度方向,使得洛仑兹力与电场力的矢量和总在变化。所以只做一次分析就武断地下结论,必然会把原来力学中的结论照搬到这里,出现生搬硬套的错误。