
电场线与带电粒子的运动轨迹重合的条件:①电场线是直线;②粒子的初速度v0=0,若v0≠0,则需F合与v0在同一直线上。
【典例8】(23-24高二上·河北沧州·期末)如图所示为某电场等势面的分布,在该电场中的A点由静止释放一个带负电的点电荷,只考虑点电荷受到的电场力,忽略点电荷对原电场的影响。下列可能表示点电荷的运动轨迹的是( )
A.B.
C.
D.
【答案】C
【详解】带负电的点电荷由静止开始向高电势加速运动,电场力即能使粒子加速又能改变粒子的运动轨迹,电场力大致指向轨迹的凹侧,且与等势面垂直,结合电子的轨迹可知,C正确。
故选C。
【变式8-1】(23-24高二上·湖南娄底·期末)某电场的电场线分布如图所示,虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则( )
A.粒子一定带正电 B.粒子一定是从a点运动到b点
C.粒子在c点的加速度一定小于在b点的加速度 D.粒子在c点的速度一定小于在a点的速度
【答案】AD
【详解】A.根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧,可知粒子受到电场力大致向左,故粒子一定带正电,故A正确;
B.粒子可能从a点运动到b点,也可能从b点运动到a点,故B错误;
C.电场线越密,电场强度越大,c点电场线较密,则粒子在c点的电场强度较大,根据,故粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度,故C错误;
D.若粒子从a点运动到c点,速度方向与电场力方向的夹角为钝角,电场力做负功,粒子速度减小,故粒子在c点的速度一定小于在a点的速度,故D正确。
故选AD。
【变式8-2】(24-25高二上·全国·期末)如图所示,实线是一正电荷仅在电场力作用下由a点运动到b点的运动轨迹,虚线可能是电场线,也可能是等差等势线。无论虚线是什么线,正电荷在a点的加速度一定 (选填“大于”“小于”或“等于”)在b点的加速度。若虚线是等差等势线,则正电荷在a点的动能 (选填“大于”“小于”或“等于”)在b点的动能。
【答案】 大于 小于
【详解】[1] [2]不论虚线是电场线还是等差等势线,其疏密均表示电场的强弱,可知a点的场强大于b点的场强,由知正电荷在a点的加速度一定大于在b点的加速度。若虚线是等差等势线,根据正电荷的运动轨迹及电场线与等势线垂直,可知正电荷所受电场力大致向下,正电荷由a点运动到b点的过程中,电场力对正电荷做正功,正电荷的电势能减小,动能增大,则正电荷在a点的动能比在b点的小。
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