题目内容

7.如图所示,在一点电荷的电场中有三个等势面,与电场线的交点依次为a、b、c,它们的电势分别为12φ、8φ和3φ,一带电粒子从一等势面上的a点由静止释放,粒子仅在电场力作用下沿直线由a点运动到c点,已知粒子经过b点时速度为v,则(  )
A.粒子一定带负电B.长度ab:bc=4:5
C.粒子经过c点时速度为$\frac{3}{2}$vD.粒子经过c点时速度为$\frac{5}{4}$v

分析 根据电势高低确定电场线方向,再根据粒子受力情况确定粒子电性;该电场不是匀强电场,U=Ed不适用该电场,由此分析长度之比;根据动能定理列方程求解粒子经过c点时速度.

解答 解:A、由题可得a点电势高于b、b点电势高于c,则电场线方向垂直于等势面向右;粒子仅受电场力作用由静止从a向c运动,说明粒子受到的电场力方向向右,所以粒子一定带正电,故A错误;
B、该电场不是匀强电场,所以U=Ed不适用该电场,长度之比ab:bc≠4:5,故B错误;
CD、粒子经过b点时速度为v,根据动能定理可得:q(12φ-8φ)=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$;粒子从a到c过程中,根据动能定理可得:q(12φ-3φ)=$\frac{1}{2}m{{v}_{c}}^{2}$;解得粒子经过c点时速度为$\frac{3}{2}$v,故C正确,D错误;
故选:C.

点评 有关带电粒子在匀强电场中的运动,可以从两条线索展开:其一,力和运动的关系.根据带电粒子受力情况,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等;其二,功和能的关系.根据电场力对带电粒子做功,引起带电粒子的能量发生变化,利用动能定理进行解答.

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