格物学 电磁学带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的直线运动-带电粒子在电场中的运动知识点课后基础选择题自测题解析-山西省等高中物理,平均正确率94.0%

2025-06-13
带电粒子在电场中的直线运动-带电粒子在电场中的运动知识点课后基础选择题自测题解析-山西省等高中物理,平均正确率94.0%
5、['匀强电场中电势差与电场强度的关系', '带电粒子在电场中的电势能', '受力分析', '利用平衡推论求力', '带电粒子在电场中的直线运动']

正确率40.0%在竖直向下的匀强电场中有$${{a}{、}{b}}$$两个带电滴液,分别竖直向上和向下做匀速直线运动,液滴间相互作用力不计,则(

C

A.$${{a}{、}{b}}$$带异种电荷

B.$${{a}}$$的电势能增加

C.$${{b}}$$的电势能增加

D.$${{a}{、}{b}}$$受到的电场力大小相等,方向相反

首先,分析题目条件:在竖直向下的匀强电场中,液滴$$a$$竖直向上做匀速直线运动,液滴$$b$$竖直向下做匀速直线运动。由于液滴做匀速直线运动,说明它们受到的合外力为零。

1. **受力分析**:

对于液滴$$a$$:

它受到重力$$mg$$(竖直向下)和电场力$$F_a$$(方向取决于电荷性质)。由于$$a$$向上匀速运动,电场力必须向上以平衡重力,因此$$F_a = mg$$,且$$a$$带负电(因为电场方向竖直向下,负电荷受力与电场方向相反)。

对于液滴$$b$$:

它受到重力$$mg$$(竖直向下)和电场力$$F_b$$。由于$$b$$向下匀速运动,电场力必须向下以与重力同向(否则无法平衡其他力),因此$$F_b + mg = 0$$是不可能的,说明电场力实际是向上的,但$$b$$向下运动表明电场力不足以平衡重力,这里需要重新理解。实际上,$$b$$向下匀速运动说明合外力为零,即电场力$$F_b$$必须向上且$$F_b = mg$$,因此$$b$$带负电。

但题目中$$a$$向上、$$b$$向下运动,若电场力$$F_a$$向上($$a$$带负电),则$$b$$若带正电,电场力$$F_b$$向下,此时$$F_b + mg$$向下,$$b$$会加速向下,与匀速矛盾。因此,$$b$$也必须带负电,电场力$$F_b$$向上,且$$F_b = mg$$,才能满足$$b$$向下匀速运动(需有其他力如空气阻力平衡,但题目未提及)。但题目说明液滴间相互作用力不计,因此更合理的推断是$$a$$带负电,$$b$$带正电。

重新修正:

若$$a$$带负电,电场力$$F_a = q_a E$$向上,且$$q_a E = mg$$。

若$$b$$带正电,电场力$$F_b = q_b E$$向下,且$$q_b E = mg$$(假设$$b$$向下匀速运动需空气阻力平衡,但题目未明确)。但题目未提及其他力,因此更可能是$$a$$和$$b$$均带负电,$$a$$的电场力向上平衡重力,$$b$$的电场力向上但重力更大(如$$q_b E < mg$$),但题目未说明质量或电荷量关系。

综上,最可能的情况是$$a$$带负电,$$b$$带正电,但需满足$$q_a E = mg$$和$$q_b E = mg$$,即$$q_a = q_b$$,此时电场力大小相等,方向相反($$F_a$$向上,$$F_b$$向下)。

2. **选项分析**:

A. $$a$$、$$b$$带异种电荷:正确,因为$$a$$受力向上(负电),$$b$$受力向下(正电)。

B. $$a$$的电势能增加:$$a$$向上运动,逆电场方向,负电荷逆电场运动时电势能减小,因此错误。

C. $$b$$的电势能增加:$$b$$向下运动,顺电场方向,正电荷顺电场运动时电势能减小,因此错误。

D. $$a$$、$$b$$受到的电场力大小相等,方向相反:若$$q_a = q_b$$,则$$F_a$$和$$F_b$$大小相等,方向相反,正确。

综上,正确答案为 **A、D**。

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