题目
c-|||------|||-5-|||---- M-|||-N-|||---|||-L如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa,φb和φc,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示.由图可知( ) A. 粒子从K到L的过程中,电场力做负功 B. 粒子从L到M的过程中,电场力做负功 C. 粒子从K到L的过程中,电势能增加 D. 粒子从L到M的过程中,动能减少
如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa,φb和φc,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示.由图可知( )- A. 粒子从K到L的过程中,电场力做负功
- B. 粒子从L到M的过程中,电场力做负功
- C. 粒子从K到L的过程中,电势能增加
- D. 粒子从L到M的过程中,动能减少
题目解答
答案
解:电场线与等势面垂直,由较高的等势面指向较低的等势面,分布图如图A:故粒子从K到L的过程中,粒子从低电势向高电势运动,故电场力做负功,故A正确;
B:粒子从L到M的过程中,先从低电势向高电势运动,后从高电势向低电势运动,电场力先做负功后做正功,故B错误;
C:粒子从K到L的过程中,电场力做负功,电势能增加,故C正确;
D、粒子从L到M的过程中,电场力先做负功后做正功,故电势能先增大后减小,动能先减小后增加,故D错误;
故选:AC。
解析
本题考查带电粒子在静电场中的运动规律,核心在于电场力做功与电势能、动能的关系,以及等势面与电场线的关系。解题关键点:
- 电场线方向:由高电势等势面指向低电势等势面;
- 正电荷受力方向:与电场线方向一致;
- 电场力做功判断:若粒子运动方向与电场线方向夹角为钝角,电场力做负功;
- 能量转化关系:电场力做功等于电势能的减少,动能变化由总功决定。
选项分析
选项A
粒子从K到L的过程中,轨迹表明其从低电势(如等势面b)向高电势(如等势面a)运动。由于电场线方向由高电势指向低电势,粒子运动方向与电场力方向夹角为钝角,故电场力做负功,选项A正确。
选项B
粒子从L到M的过程中,轨迹可能先穿过高电势区域(如等势面a)再向低电势区域移动。此时电场力先做负功(从高到低电势时),后做正功(从低到高电势时),总功不明确,但选项B断言“电场力做负功”不成立,故选项B错误。
选项C
粒子从K到L的过程中,电场力做负功,根据能量守恒,电势能增加,选项C正确。
选项D
粒子从L到M的过程中,电场力先做负功后做正功,导致动能先减少后增加。选项D断言“动能减少”未考虑全过程,故选项D错误。