Question

帶負(fù)電的粒子在某電場中僅受電場力作用，能分別完成以下兩種運(yùn)動(dòng)：①在電場線上運(yùn)動(dòng)，②在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．該電場可能由（　　）

• A、一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷形成
• B、一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成
• C、兩個(gè)帶等量負(fù)的點(diǎn)電荷形成
• D、兩個(gè)帶等量正的點(diǎn)電荷形成

Answer 1

分析：帶負(fù)電的粒子在某電場中僅受電場力作用，若在電場線上運(yùn)動(dòng)，則電勢一定變化，因?yàn)檠仉妶鼍�電勢降低，若在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場力大小應(yīng)該不變，結(jié)合這兩個(gè)要求判斷即可．

解答：解：A：當(dāng)粒子的初速度的方向與電場線垂直時(shí)，粒子受到與電場線方向相反的力的作用，將會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)．故A錯(cuò)誤；
B：因?yàn)橐粋�(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成的電場，其電場線是直線，當(dāng)帶負(fù)電的粒子的初速度的方向與電場線的方向在一條直線上時(shí)，粒子可以在電場線上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子的初速度的方向與電場線垂直時(shí)，粒子可以在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．帶負(fù)電的粒子 可以在一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成的電場中的任意一個(gè)等勢面（如圖1中虛線所示的等勢面A、B、C）上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確．
C：兩個(gè)帶等量負(fù)的點(diǎn)電荷的電場對(duì)負(fù)電荷的作用力向外，同負(fù)點(diǎn)電荷的電場類似，所以帶負(fù)電粒子不可能在受到背離圓心的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D：如圖2所示兩個(gè)等量的同種正點(diǎn)電荷A、B形成的電場（筆者增加了AO、BO、OP、OQ四條直線電場線），當(dāng)帶負(fù)電的粒子的初速度的方向與電場線在一條直線上時(shí)，粒子可以在電場線上運(yùn)動(dòng)，如圖2所示粒子可以在直線電場線AM、BN、AB、OP、OQ等上做直線運(yùn)動(dòng)，由于場強(qiáng)是變化的，所以粒子做變速直線運(yùn)動(dòng)，考慮到電場分布的空間性和對(duì)稱性，當(dāng)粒子初速度的方向在A、B連線的中垂面內(nèi)且與中垂線垂直，則粒子所受庫侖力的合力始終指向O點(diǎn)，粒子將在兩電荷A、B連線的中垂面內(nèi)，以兩電荷A、B連線的中點(diǎn)O為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．其實(shí)PQ是兩電荷連線的垂直平分面在紙面內(nèi)的投影，在該平面內(nèi)其電勢的分布像在兩電荷A、B連線的中點(diǎn)O處固定一個(gè)孤立的正的點(diǎn)電荷一樣，其電勢的分布如圖2虛線所示的等勢面．故選項(xiàng)D正確．
故選：BD

點(diǎn)評(píng)：該題考查幾種常見的電場的特點(diǎn)，本題關(guān)鍵要能讓負(fù)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，必須有指向圓心的力提供向心力，故只能是位于圓心的正電荷提供．