题目内容
15.如图所示,a、b、c三条虚线为电场中的等势面,等势面b的电势为零,且相邻两个等势面间的电势差相等,一个带正电的粒子(粒子重力不计)在A点时的动能为20J,在电场力作用下从A运动到C速度为零,当这个粒子的动能为7.5J时,其电势能为( )A. | 12.5 J | B. | -2.5 J | C. | 0 | D. | 2.5 J |
分析 相邻两个等势面间的电势差相等Uab=Ubc,所以Wab=Wbc,从而可以求出粒子在B点的动能,即粒子在电场中的总能量,再根据功能关系即可求得当粒子动能为7.5J时的电势能.
解答 解:由动能定理::WAB=0-EK0=-20J
相邻两个等势面间的电势差相等Uab=Ubc,所以qUab=qUbc,
即:Wab=Wbc=$\frac{1}{2}$WAB=-10J
设粒子在等势面b上时的动能EKb:则Wbc=EKc-EKb
所以:EKb=10J
所以粒子在b处的总能量:Eb=EKb=10J
从而可以知道粒子在电场中的总能量值为:E=10J.
当这个粒子的动能为7.5J时有:EP=E-EK=(10-7.5)J=2.5J.
故ABC都错误,D正确.
故选:D
点评 该题中利用相邻两个等势面间的电势差相等Uab=Ubc,所以Wab=Wbc,从而可以求出粒子在B点的动能,即粒子在电场中的总能量是解题的关键,同时注意明确带电粒子在电场中只受电场力,因电场力和重力均为保守力,因此电势能和动能相互转化,但总量不变.
练习册系列答案
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