Question

如图所示，某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，已知一离子在电场力和磁场力作用下，从静止开始沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c点为运动的最低点，则( )

A. 离子必带负电

B. a、b两点位于同一高度

C. 离子在运动过程中机械能一直保持不变

D. 离子到达b点后将沿原曲线返回a点

Answer

B

【解析】试题分析：带电粒子由静止释放（不考虑重力），在电场力的作用下会沿电场向下运动，在运动过程中，带电粒子会受到洛伦兹力，所以粒子会沿逆时针方向偏转，到达c点时，洛伦兹力方向向上，此时粒子具有最大速度，在之后的运动中，粒子的电势能会增加速度越来越小，到达b点时速度为零．之后粒子会继续向右重复由在由a经c到b的运动形式．

【解析】
A、粒子开始受到电场力作用开始向下运动，在运动过程中受洛伦兹力作用，知电场力方向向下，则离子带正电．故A错误．

B、根据动能定理知，洛伦兹力不做功，在A到B的过程中，动能变化为零，则电场力做功为零，A、B两点等电势，因为该电场是匀强电场，所以A、B两点位移同一高度．故B正确．

C、根据机械能守恒定律的条件，离子在运动过程中，还有电场力做功，因此机械能会变化的．故C错误．

D、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．如图所示．故D错误．

故选：B．

【点评】本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，要注意洛伦兹力永不做功，难度适中．