专题7-6+电场线、等势线（等势面）及带电粒子的运动轨迹问题-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

专题7-6+电场线、等势线（等势面）及带电粒子的运动轨迹问题-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

专题7.6+电场线、等势线（等势面）及带电粒子的运动轨迹问题 课前预习 ● 自我检测 ‎1、图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定(　　)．‎ A．M点的电势大于N点的电势 B．M点的电势小于N点的电势 C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 ‎【答案】　AD ‎2、带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图628所示，则从a到b过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．粒子带负电荷 B．粒子先加速后减速 C．粒子加速度一直增大 D．粒子的机械能先减小后增大 ‎【答案】D ‎【解析】　粒子受到的电场力沿电场线方向，故粒子带正电，故A错误；由图像知粒子受电场力向右，所以先向左减速运动后向右加速运动，故B错误；从a点到b 点，电场力先做负功，再做正功，电势能先增大后减小，动能先减小后增大，根据电场线的疏密知道场强先变小后变大，故加速度先减小后增大，C错误，D正确。‎ ‎3．如图所示为一孤立的负点电荷形成的电场，一带电粒子仅在电场力的作用下以某一速度进入该电场，依次经过A、B、C三点，其中A、C两点与负点电荷的距离相等，B点是轨迹上距离负点电荷最近的点．则下列说法正确的是(　　) ‎ A．粒子运动到B点的速率最大 B．相邻两点间的电势差关系为UAB＝UBC C．该粒子带负电，并且在B点时的加速度最大 D．粒子在B点的电势能小于在C点的电势能 ‎【答案】C　‎ ‎4. 如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10 V、20 V、30 V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是(　　)．‎ A．粒子在三点所受的电场力不相等 B．粒子必先过a，再到b，然后到c C．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb>Eka>Ekc D．粒子在三点的电势能大小关系为EpcW2‎ ‎【答案】　BC 考点二　带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 ‎【典例2】如图所示 ，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知(　　)‎ A．三个等势面中，c的电势最低 B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C．带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 D．带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面b ‎【答案】D ‎【解析】根据题意画出电场线，粒子在P处的受力方向如图所示，‎ 可知电场线应垂直等势线由c经b至a，所以a点电势最低，选项A错误；粒子由P经R至Q的过程中，电场力对其做正功，带电质点的电势能降低，B选项错误；由于质点运动过程中只有电场力做功，所以质点的电势能与动能之和保持不变，C选项错误；根据电场线与电场强度的几何关系可知，D选项正确。‎ ‎【反思总结】‎ 带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 ‎(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负。‎ ‎(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等。‎ ‎(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。‎ ‎【跟踪短训】‎ ‎3．(多选)如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上。下列说法正确的是(　　)‎ A．该粒子可能带正电 B．该粒子经过B点时的速度最大 C．该粒子经过B点时的加速度一定为零 D．该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能 ‎【答案】CD 课后巩固 ● 课时作业 基础巩固 ‎1． 一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度E的方向，下列图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线) (　　)‎ ‎【答案】D　‎ ‎【解析】b点的切线方向为速度方向，速率递减，结合力与曲线运动轨迹的关系可知电场力与切线夹角大于90°，质点带负电，可判断D正确。‎ ‎2. (多选) 如图所示，真空中M、N点处固定有两等量异种点电荷，a、b、c表示两点电荷形成的电场中的3条等势线，b是M、N连线的中垂线，交M、N于O点，a、c关于b对称。点d、e、f、g是以O为圆心的圆与a、c的交点。已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时，试探电荷的电势能增加，则以下判断正确的是(　　)‎ A.M点处固定的是正电荷 B.d点的电势低于f点的电势 C.d点的场强与f点的场强相同 D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点，电势能先增大后减小 ‎【答案】　BC 综合应用 ‎3．某电场的电场线分布如图所示，M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点，其中MN为圆的直径，则(　　)‎ A．M点的电势与Q点的电势一样高 B．O、M间的电势差等于N、O间的电势差 C．一正电荷在O点的电势能大于在Q点的电势能 D．将一个负电荷由P点沿圆弧移动到N点的过程中电场力不做功 ‎【答案】C ‎4、如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等势线。A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则(　　)‎ A．A点和B点的电势相同 B．C点和D点的电场强度相同 C．正电荷从A点移至B点，电场力做正功 D．负电荷从C点移至D点，电势能增大 ‎【答案】C ‎ ‎【解析】　A点和D点的电势相同，B点电势低于D点电势，故选项A错误；C点和D点的电场强度大小相等，方向不相同，选项B错误；正电荷从A点移至B点，即从高电势点移到低电势点，电势能减小，电场力做正功，选项C正确；C、D两点处在同一等势面上，故负电荷从C点移至D点，电势能不变，选项D错误。‎ 拔高专练 ‎5. 图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子(　　)‎ A．带负电 B．在c点受力最大 C．在b点的电势能大于在c点的电势能 D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 ‎【答案】CD ‎6．两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A点为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动。取无限远处的电势为零，则(　　)‎ A．q由A向O的运动是匀加速直线运动 B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小 C．q运动到O点时的动能最大 D．q运动到O点时电势能为零 ‎【答案】BC ‎【解析】两等量正点电荷在中垂线MN上的电场强度方向从O点向两侧沿中垂线指向无穷远处，场强大小从O点沿MN到无穷远处先变大后变小，因此负电荷由静止释放后，在变化的电场力作用下做直线运动的加速度不断变化，A项错误；由A到O电场力做正功，电势能减小，B项正确；在MN上O点电势最高，因此负电荷在O点的电势能最小，由于只有电场力做功，因此电势能与动能的和是一定值，电势能最小时，动能最大，C项正确；O点的电势不为零，因此负电荷在O点时的电势能不为零，D项错误。‎ ‎7．一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点，轨迹如图中虚线所示，图8中的一组等距平行实线表示的可能是电场线也可能是等差等势面，则以下说法正确的是(　　)．‎ A．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的场强小 B．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的电势高 C．无论图中的实线是电场线还是等势面，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小 D．如果图中的实线是等势面，电子在a点的速率一定大于在b点的速率 ‎【答案】　D