题目内容

6.一个正点电荷Q静止在正方形的一个角上,另一个带电质点射入该区域时,只在电场力作用下恰好能经过正方形的另外三个角a、b、c,如图所示,则有(  )
A.a、b、c三点电势高低及场强大小的关系是φa=φc>φb,Ea=Ec=2Eb
B.质点由a到b电势能增加,由b到c电场力做负功,在b点动能最大
C.质点在a、b、c三处的加速度大小之比是1:2:1
D.若改变带电质点在a处的速度大小和方向,有可能使其经过a、b、c三点做匀速圆周运动

分析 带电质点受到的合力指向轨迹的内侧,根据轨迹弯曲方向判断出粒子与正点电荷Q的电荷是异种电荷,它们之间存在引力,根据点电荷的电场线的特点,Q与a、c距离相等,都小于b,故B点的电势低于a、c两点的电势.应用牛顿第二定律求出加速度之间的关系.

解答 解:A、Q与a、c两点的距离相等,都小于b,根据点电荷的电场线分布的特点,知b点的电势低于a、c两点的电势,即φa=φc>φb;场强关系为 Ea=Ec=$\frac{kQ}{{L}^{2}}$(L为正方形的边长);Eb=$\frac{kQ}{(\sqrt{2}L)^{2}}$=$\frac{kQ}{2{L}^{2}}$,则Ea=Ec=2Eb.故A正确;
B、电荷受到的合力指向轨迹的内侧,根据轨迹弯曲方向判断出粒子与正点电荷Q的电荷是异种电荷,它们之间存在引力,所以质点由a到b电场力做负功,电势能增加,动能减小;由b到c电场力做正功,动能增大,在b点动能最小;故B错误;
C、由F=qE知,质点受到的电场力关系为Fa=Fc=2Fb.由牛顿第二定律F=ma得:质点在a、b、c三处的加速度大小之比是2:1:2.故C错误;
D、由C的分析可知,带电粒子a、b、c三个点受到的电场力大小不相等,所以不可能其经过a、b、c三点做匀速圆周运动.故D错误.
故选:A

点评 本题属于电场中轨迹问题,考查分析推理能力.根据轨迹的弯曲方向,判断出电荷受到的电场力指向轨迹内侧.进而判断出电荷是负电荷.

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