如图所示,圆弧线a、b、c代表某固定点电荷电场中的三个等势面,相邻两等势面间的距离相等,直线是电场中的几条没标明方向的电场线,粗曲线是一带正电粒子只在电场力作用下运动轨迹的一部分,M、N是轨迹上的两点.粒子过M、N两点的加速度大小分别是aM、aN,电势能分别是EPM、EPN,a、b、c的电势分别是φa、φb、φc,ab间,bc间的电势差分别是Uab、Ubc,则下列判断中正确的是( )
A.aM>aN,EPM>EPN B.φa<φb<φc,EPM<EPN
C.aM>aN,Uab=Ubc D.Uab=Ubc,EPM<EPN
解:根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向左上方,由于质点带正电,因此电场线方向也指向左上方,所以正电荷受到点电荷的吸引力,所以圆心处的点电荷一定带负电,电场线的方向指向圆心,所以φa<φb<φc,
根据点电荷的电场线的分布特点可得,M点的电场线密,所以正电荷在M点受到的电场力大,产生的加速度大,即:aM>aN;
根据点电荷的电场线的分布特点可得,ab之间的电场强度大于bc之间的电场强度,由于相邻两等势面间的距离相等,根据U=Ed可得,Uab>Ubc;
设粒子从M向N运动,正电荷受到的电场力的方向指向圆心,所以受力的方向与M到N的方向之间的夹角是钝角,电场力做功负功,电势能减小,所以EPM<EPN.只有选项B正确.
故选:B
电场的能的性质:
电场力做功的特点在电场中移动电荷时,电场力对电荷做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷的运动路径无关。这一点与重力做功的情况类似。沿任一闭合路径移动一周,电场力所做的总功为零。
电势高低的比较方法:
(1)根据电场线或等势面判断。沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)利用电势差的正负判断。判断出的正负,再由
比较
的大小。若
,则
;则
(3)利用场源电荷判断。取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。点电荷电场中某固定点的电势与场源电荷的电性及电荷量有关。场源电荷带正电时,电荷量越大.该点电势越高;场源电荷带负电时则相反。
(4)利用电势叠加判断。苦有多个场源电荷时,每个场源电荷产生的电场中的电势已知或易于判断,可将每个电场的电势先判断后叠加从而得到总电势。
(5)根据电场力做功来判断。正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况正好相反。
(6)根据电势能判断。正电荷在电势高处电势能较大,负电荷在电势低处电势能较大。
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