题目
a-|||-M-|||-Q如图所示,实线为方向未知的三条电场线,虚线123分别为三条等势线,三条等势线与其中一条电场线的交点依次为M、N、Q点,已知MN=NQ,电荷量相等的a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出,仅在电场力作用下,两粒子的运动轨迹如图中虚线a′、b′所示,则( ) A. a粒子一定带正电,b粒子一定带负电 B. MN两点电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ| C. a粒子的加速度逐渐增大,b粒子的加速度逐渐减小 D. a粒子从出发到等势线3过程的动能变化量比b粒子从出发到等势线1过程的动能变化量小
如图所示,实线为方向未知的三条电场线,虚线123分别为三条等势线,三条等势线与其中一条电场线的交点依次为M、N、Q点,已知MN=NQ,电荷量相等的a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出,仅在电场力作用下,两粒子的运动轨迹如图中虚线a′、b′所示,则( )- A. a粒子一定带正电,b粒子一定带负电
- B. MN两点电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ|
- C. a粒子的加速度逐渐增大,b粒子的加速度逐渐减小
- D. a粒子从出发到等势线3过程的动能变化量比b粒子从出发到等势线1过程的动能变化量小
题目解答
答案
D. a粒子从出发到等势线3过程的动能变化量比b粒子从出发到等势线1过程的动能变化量小
解析
步骤 1:分析粒子的电性
由图可知,a粒子的轨迹向右弯曲,说明a粒子所受电场力方向向右;b粒子的轨迹向左弯曲,说明b粒子所受电场力方向向左。由于电场线方向未知,无法确定粒子的电性,因此选项A错误。
步骤 2:分析电势差
已知MN=NQ,但MN段的电场线比NQ段的电场线密集,说明MN段的电场强度大于NQ段的电场强度。根据电势差公式U=Ed,MN两点电势差|U_MN|大于NQ两点电势差|U_NQ|,因此选项B错误。
步骤 3:分析粒子的加速度
由于a粒子所受电场力逐渐减小,加速度也逐渐减小;b粒子所受电场力逐渐增大,加速度也逐渐增大。因此选项C错误。
步骤 4:分析动能变化量
根据电场力做功公式W=Uq,由于|U_MN|>|U_NQ|,a粒子从等势线2到3电场力做功小于b粒子从等势线2到1电场力做功,所以a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小。因此选项D正确。
由图可知,a粒子的轨迹向右弯曲,说明a粒子所受电场力方向向右;b粒子的轨迹向左弯曲,说明b粒子所受电场力方向向左。由于电场线方向未知,无法确定粒子的电性,因此选项A错误。
步骤 2:分析电势差
已知MN=NQ,但MN段的电场线比NQ段的电场线密集,说明MN段的电场强度大于NQ段的电场强度。根据电势差公式U=Ed,MN两点电势差|U_MN|大于NQ两点电势差|U_NQ|,因此选项B错误。
步骤 3:分析粒子的加速度
由于a粒子所受电场力逐渐减小,加速度也逐渐减小;b粒子所受电场力逐渐增大,加速度也逐渐增大。因此选项C错误。
步骤 4:分析动能变化量
根据电场力做功公式W=Uq,由于|U_MN|>|U_NQ|,a粒子从等势线2到3电场力做功小于b粒子从等势线2到1电场力做功,所以a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小。因此选项D正确。