Question

3．如圖所示，兩個(gè)相同的細(xì)金屬圓環(huán)帶有等量異種電荷，相隔一定距離同軸平行固定放置，O₁，、O₂分別為兩環(huán)圓心，一帶正電的粒子從很遠(yuǎn)處沿水平軸線飛來(lái)并依次穿過(guò)兩環(huán)，若粒子只受電場(chǎng)力作用，則在粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（　　）

• A． 在經(jīng)過(guò)O₁點(diǎn)時(shí)粒子的速度最小
• B． 從O₁到O₂的過(guò)程中，粒子電勢(shì)能一直增大
• C． 在軸線上O₁點(diǎn)右側(cè)一定存在一點(diǎn)，粒子在該點(diǎn)動(dòng)能最小
• D． 軸線上O₁點(diǎn)右側(cè)、O₂點(diǎn)左側(cè)都存在合場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)，且它們關(guān)于O₁、O₂連線中點(diǎn)對(duì)稱

Answer 1

分析 在O₁點(diǎn)時(shí)，右環(huán)上電荷由于關(guān)于O₁對(duì)稱，所以其在O₁產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，而-Q各點(diǎn)在O₁產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)水平向左，故質(zhì)子在O₁點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向向左；要看電勢(shì)能如何變化就看電場(chǎng)力如何做功；如果合外力做正功，動(dòng)能增大，合外力做負(fù)功，動(dòng)能減小；根據(jù)E=$\frac{kQ}{{r}^{2}}$可知在O₁右側(cè)+Q產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的先增大后減小且一直減小到0，而-Q的場(chǎng)強(qiáng)大多數(shù)情況下小于+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)但場(chǎng)強(qiáng)卻不會(huì)為0．

解答 解：A、C、D、根據(jù)E=$\frac{kQ}{{r}^{2}}$可知在O₁右側(cè)+Q產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的先增大后減小且一直減小到0，而-Q的場(chǎng)強(qiáng)大多數(shù)情況下小于+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)但場(chǎng)強(qiáng)卻不會(huì)為0，故合場(chǎng)強(qiáng)為0的位置應(yīng)該在O₁的右側(cè)，同理O₂的左側(cè)也有場(chǎng)強(qiáng)為0的位置，而O₁和O₂之間場(chǎng)強(qiáng)始終大于0，由于兩個(gè)電荷的電荷量相同，故電場(chǎng)關(guān)于O₁、O₂的連線對(duì)稱．
帶正電的粒子從右側(cè)很遠(yuǎn)處沿水平軸線飛來(lái)的過(guò)程中，在合場(chǎng)強(qiáng)等于0的點(diǎn)的右側(cè)受到的電場(chǎng)力的方向向右，電場(chǎng)力做負(fù)功；在合場(chǎng)強(qiáng)等于0的點(diǎn)的左側(cè)受到的電場(chǎng)力的方向向左，電場(chǎng)力做正功，該點(diǎn)處的動(dòng)能最小，速度最小，故A錯(cuò)誤，C正確，D正確；
B、在質(zhì)子從O₁向O₂運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中+Q對(duì)質(zhì)子的電場(chǎng)力向左，-Q對(duì)質(zhì)子的作用力方向也向左，故電場(chǎng)力對(duì)質(zhì)子始終做正功，故質(zhì)子的電勢(shì)能一直減小，故B錯(cuò)誤；
故選：CD

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電場(chǎng)的合成，解決這類(lèi)題目的技巧是詳實(shí)的分析，仔細(xì)的計(jì)算，每個(gè)位置都不能漏過(guò)．場(chǎng)強(qiáng)是矢量，其運(yùn)算利用平行四邊形定則．
同時(shí)要注意，該情況下，環(huán)的電場(chǎng)不同于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，兩個(gè)環(huán)產(chǎn)生的電場(chǎng)的合電場(chǎng)類(lèi)似于等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，又與之有所不同！