Question

20．如图，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示：
（1）若场源为点电荷，它带什么电？
（2）a、b、c哪个等势面的电势较高？
（3）若U_bc=1000V，粒子的电量为0.1C，粒子在K点动能为200J，则当它到达M、N点时动能分别为多少？

Answer 1

分析 （1）根据带电粒子所受的电场力方向，分析电场线的方向，从而判断点电荷的电性．
（2）根据顺着电场线方向电势降低，判断电势高低．
（3）由动能定理求当它到达M、N点时的动能．

解答 解：（1）由带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到了排斥力作用，所以场源点电荷带正电．
（2）根据电场线与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，其电场线的分布图如图

可知，在a、b、c三个等势面中，a等势面电势最高，c等势面最低．
（3）N与K在同一等势面上，带电粒子的电势能相等，由能量守恒定律知，动能也相等，所以它到达N点时动能为200J．
粒子从M到N的过程，由动能定理得：qU_bc=E_kN-E_kM，得：E_kM=E_kN-qU_bc=200-0.1×1000=100J
答：（1）场源点电荷带正电．
（2）在a、b、c三个等势面中，a等势面电势最高，c等势面最低．
（3）当它到达M、N点时动能分别为100J和200J．

点评 本题关键要明确电场力的方向：指向轨迹弯曲的内侧，然后根据动能定理和电场力做功公式求电势能．