如图所示,虚线表示等势面,相邻两等势面间的电势差相等,有一带电的小球在该电场中运动,不计小球所受的重力和空气阻力,实线表示该带正电的小球的运动轨迹,小球在a点的动能等于20eV,运动到b点时的动能等于2eV,若取C点为零电势点,则这个带电小球的电势能等于-6eV,它的动能等于( )A. 16eVB. 14eVC. 6eVD. 4eV
问题描述:
如图所示,虚线表示等势面,相邻两等势面间的电势差相等,有一带电的小球在该电场中运动,不计小球所受的重力和空气阻力,实线表示该带正电的小球的运动轨迹,小球在a点的动能等于20eV,运动到b点时的动能等于2eV,若取C点为零电势点,则这个带电小球的电势能等于-6eV,它的动能等于( )
A. 16eV
B. 14eV
C. 6eV
D. 4eV
答
小球自a点运动到b时,电场力做负功:Wab=2eV-20eV=-18eV ①
由于相邻两等势面的电势差相等,故电势差的大小关系有:Uab=3Ubc ②
从b到c电场力做正功,根据动能定理有:Wbc=Ekc-Ekb ③
联立①②③可得Ekc=8eV.
由于只有电场力做功,电势能和动能和保持不变,故在c点:E=Ep+Ek=8eV
即电势能和动能之和为8eV,因此当电势能等于-6eV时动能为14eV,故ACD错误,B正确.
故选B.
答案解析:解决本题需掌握:小球只受电场力时,小球的动能和电势能之和保持不变;正确判断小球在电场中所受电场力方向以及电场力做功情况.
考试点:电势能;动能定理的应用.
知识点:学习电场中的功能关系时可以类比在重力场的功能关系,如只有重力做功,动能和重力势能之和保持不变;那么只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变