题目内容

4.两个带等量正电的点电荷,固定在图中P、Q两点,MN为PQ连线的中垂线,交PQ于O点,A为MN上的一点.一带负电的试探电荷q,从A点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则(  )
A.q由A向O的运动是匀加速直线运动
B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小
C.q运动到O点时的动能最大
D.q从A运动到O点过程,电场力一定逐渐变小

分析 本题要根据等量同种点电荷电场线的分布情况,抓住对称性,分析试探电荷的受力情况,分析其运动情况,根据电场力做功情况,分析其电势能的变化情况.

解答 解:A、两等量正电荷周围部分电场线如右图所示,其中P、Q连线的中垂线MN上,从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小,且方向始终指向无穷远方向.
故试探电荷所受的电场力是变化的,q由A向O的运动做非匀加速直线运动,故A错误;
B、电场力方向与AO方向一致,电场力做正功,电势能逐渐减小,故B正确;
C、从A到O做加速直线运动,在O点,场强为0,电场力为0,加速度为0,速度最大,动能最大,故C正确;
D、从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小,A点的电场强度不一定最大,所以从A到O过程场强有可能减小,也有可能先增大后减小,则电场力有可能减小,也有可能先增大后减小,故D错误.
故选:BC.

点评 掌握一些典型的电场线分布特点,知道电场线的疏密表示场强大小,会用电场力做功与电势能的变化关系分析势能和动能的变化.

练习册系列答案
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14.在物理学上,常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向.如图所示,在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场,在其左侧分别是加速电场和速度选择器,用于获取特定速度的带电粒子.装置中,灯丝A接入电源后发出电子,P为中央带小圆孔的竖直金属板,在灯丝A和金属板P之间接入电源甲,使电子加速;在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙,在板间形成匀强电场.C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为B0的匀强磁场(左右宽度与两板相同).现将电源甲、乙的输出电压分别调到U1、U2,使电子沿直线运动进入待测区域,如图中虚线所示.电子质量为m、电量为e,重力不计,从灯丝出来的电子初速不计,整个装置置于真空室内.

(1)用笔画线代替导线将电源甲、乙接入装置,以满足题中要求;
(2)求电子从P板出来的速度v0及U1与U2满足的关系式;
(3)调节U1与U2,使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域,测得电子刚进入时受力大小均为F,由此,你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?
(4)保持电子进入待测区域的速度大小仍为v0,转动待测区域(转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变),使电子沿Y轴或Z轴方向射入.测得电子刚射入时受力大小如下表所示,根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?
入射速度方向+Y-Y+Z-Z
电子受力大小$\sqrt{2}$F$\sqrt{2}$F$\sqrt{3}$FF

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