Question

20．如圖，虛線a、b、c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖實(shí)線KLMN所示：
（1）若場(chǎng)源為點(diǎn)電荷，它帶什么電？
（2）a、b、c哪個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)較高？
（3）若U_bc=1000V，粒子的電量為0.1C，粒子在K點(diǎn)動(dòng)能為200J，則當(dāng)它到達(dá)M、N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能分別為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向，分析電場(chǎng)線的方向，從而判斷點(diǎn)電荷的電性．
（2）根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，判斷電勢(shì)高低．
（3）由動(dòng)能定理求當(dāng)它到達(dá)M、N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．

解答 解：（1）由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，帶電粒子受到了排斥力作用，所以場(chǎng)源點(diǎn)電荷帶正電．
（2）根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由較高的等勢(shì)面指向較低的等勢(shì)面，其電場(chǎng)線的分布圖如圖

可知，在a、b、c三個(gè)等勢(shì)面中，a等勢(shì)面電勢(shì)最高，c等勢(shì)面最低．
（3）N與K在同一等勢(shì)面上，帶電粒子的電勢(shì)能相等，由能量守恒定律知，動(dòng)能也相等，所以它到達(dá)N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為200J．
粒子從M到N的過程，由動(dòng)能定理得：qU_bc=E_kN-E_kM，得：E_kM=E_kN-qU_bc=200-0.1×1000=100J
答：（1）場(chǎng)源點(diǎn)電荷帶正電．
（2）在a、b、c三個(gè)等勢(shì)面中，a等勢(shì)面電勢(shì)最高，c等勢(shì)面最低．
（3）當(dāng)它到達(dá)M、N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能分別為100J和200J．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要明確電場(chǎng)力的方向：指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，然后根據(jù)動(dòng)能定理和電場(chǎng)力做功公式求電勢(shì)能．