
判断电场力做功的正负及电势能的增减:若电场力与速度方向成锐角,则电场力做正功,电势能减小;若电场力与速度方向成钝角,则电场力做负功,电势能增加。典|例|微|探【例3】 某静电场中的电场线方向不确定,分布如图所示,带电粒子在电场中仅受静电力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是( ) A. 粒子必定带正电荷 B. 该静电场一定是孤立正电荷产生的 C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D. 粒子在M点的速度大于它在N点的速度
根据粒子运动轨迹与电场线分布的关系,可通过以下步骤分析选项:
粒子仅受电场力时,轨迹凹侧指向受力方向。由于题目未给出电场线方向,仅知道轨迹弯曲方向无法唯一确定粒子电性——若电场线方向与受力方向同向则为正电荷,反向则为负电荷。因此A选项错误,粒子带电性质无法仅凭轨迹确定。
孤立正电荷的电场线呈放射状,而题目中未明确电场线具体分布(如是否从某点出发或汇聚)。文档中提到,仅根据粒子轨迹无法反推场源电荷类型,可能为点电荷、平行板等多种情况。因此B选项错误,电场不一定由孤立正电荷产生。
电场线疏密反映场强大小,电场力 \(F=Eq\),加速度 \(a=F/m\),故电场线越密处加速度越大。若N点电场线比M点密集(假设图中N处电场线更密),则N点加速度更大。因此C选项正确,粒子在N点加速度大于M点。
电场力做功判断:粒子从M到N,轨迹切线方向(速度方向)与电场力方向夹角决定做功正负。若电场力指向轨迹凹侧,且与速度方向成锐角,则电场力做正功。
能量转化关系:电场力做正功时,动能增加(速度增大),电势能减小。因此D选项错误,粒子在N点速度应大于M点。
正确答案为C。粒子加速度大小由电场线疏密决定,而电性、场源类型无法仅凭轨迹确定,电场力做正功会使动能增大(速度增加)。
思考:若题目补充电场线方向从M指向N,粒子电性和电势能变化是否可唯一确定?(提示:结合正电荷受力与电场线同向,负电荷反向分析)。