《通过粒子轨迹研究粒子能量变化2》通过粒子轨迹研究粒子能量变化2 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《通过粒子轨迹研究粒子能量变化2》通过粒子轨迹研究粒子能量变化2

1单选题

如图所示，虚线a、b和c是在O点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面，一带正电粒子射入该电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．不计重力，由图可知(　　)

A
O点处的电荷一定是正电荷
B
a、b、c三个等势面的电势关系是φ_a＞φ_b＞φ_c
C
粒子运动时的电势能先增大后减小
D
粒子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等

题目答案

D

答案解析

分析：

首先根据带电粒子轨迹的弯曲方向判断其所受的静电力性质，即可判断其电性；再根据电场线的方向确定电势的高低，根据电场力做功比较动能的大小和电势能的大小．

解答：

解：

A、根据带电粒子轨迹的弯曲方向可知：带电粒子受到了引力作用，Q与带电粒子是异种粒子，所以Q一定带负电．故A错误．

B、Q带负电荷，电场线方向从无穷处到Q终止，根据顺着电场线方向电势降低可知，φ_a＜φ_b＜φ_c．故B错误．

C、粒子所受的电场力与速度的夹角先锐角，做正功，后为钝角，做负功，所以电势能先减小后增大．故C错误．

D、在整个运动过程中，带电粒子只有两种形式的能：电势能和动能，根据能量守恒定律得知：粒子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等．故D正确．

故选：D．

点评：

解决本题的关键根据轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，再一步分析电场力做功与电势能的关系，知道电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．

纠错重做

2单选题

如图所示，竖直方向的平行线表示电场线，但未标明方向．一个带电量为q=10_ C的微粒，仅受电场力的作用，从M点运动到N点时，动能增加了10_ J，则(　　)

A
该电荷运动的轨迹是b
B
该电荷从M点运动到N点时电势能增加
C
MN两点间的电势差为100 V
D
该电荷从M点由静止开始运动

题目答案

C

答案解析

分析：

根据动能定理，通过动能的变化判断出电场力的方向，从而判断轨迹的弯曲程度，根据动能定理求出M、N两点间的电势差，从而求出N点的电势．

解答：

解：A、从M点运动到N点，动能增加，知电场力做正功，则电场力方向向下，轨迹弯曲大致指向合力的方向，可知电荷的运动轨迹为虚线a，不可能是虚线b．故A错误；

B、仅受电场力的作用，从M点运动到N点时，动能增加，则电势能减少，故B错误；

C、根据动能定理知，qU=△E_k，则N、M两点间的电势差大小U_MN=$\frac {△E_K}{q}$=$\frac {10}{10}$=100V，故C正确．

D、该电荷若从M点由静止开始运动，则将会沿着电场力方向运动，就不会出现图示的曲线轨迹，故D错误；

故选：C．

点评：

解决本题的关键知道轨迹弯曲与合力方向的大致关系，本题的突破口在于得出电场力方向，再得出电场强度的方向，从而知道电势的高低．

纠错重做

3多选题

(多选)某同学研究电子在匀强电场中的运动时，电子仅受电场力作用，得到了电子由a点运动到b点的轨迹，如图所示，图中一组等间距的平行实线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的是(　　)

A
不论图中实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点低
B
不论图中实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点小
C
如果图中实线是电场线，电子在a点动能较小
D
如果图中实线是等势线，电子在b点动能较小

题目答案

CD

答案解析

分析：

由电子的轨迹弯曲方向判断电子所受的电场力方向，确定电场线的方向，判断电势高低．匀强电场中场强处处大小相等．根据电场力方向与电子速度方向的夹角，判断电场力对电子做正功还是负功，确定电子在a点与b点动能的大小．

解答：

解：

A、若图中实线是电场线，电子所受的电场力水平向右，电场线方向水平向左，则a点的电势比b点低；若实线是等势面，由于电场线与等势面垂直，电子所受电场力方向向下，则电场线方向向上，则a点的电势比b点高．故A错误．

B、不论图中实线是电场线还是等势面，该电场是匀强电场，a点和b点的场强大小相等．故B错误．

C、如果图中实线是电场线，电子所受的电场力水平向右，电场力对电子做正功，则由动能定理得知，电子在a点动能较小．故C正确．

D、如果图中实线是等势面，电子所受电场力方向向下，电场力对电子做负功，则电子在b点动能较小．故D正确．

故选CD

点评：

物体做曲线运动时，所受合力指向轨迹弯曲的内侧，根据轨迹的弯曲方向要能判断出物体合力的大致方向．

纠错重做

4多选题

(多选)如图所示，在点电荷Q的电场中，已知a、b两点在同一等势势面上，c、d两点在同一等势面上，无穷远处电势为零．甲、乙两个带电粒子经过a点时动能相同，甲粒子的运动轨迹为acb，乙粒子的运动轨迹为adb．由此可以判定(　　)

A
甲粒子经过c点与乙粒子经过d点时的动能相等
B
甲、乙两粒子带同种电荷
C
甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能
D
两粒子经过b点时具有相同的动能

题目答案

CD

答案解析

分析：

根据轨迹判定电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力，可知两粒子在从a向b运动过程中电场力做功的具体情况．根据虚线为等势面，可判定沿着acb、adb曲线运动过程中电场力所做的总功为0．

解答：

解：A、根据轨迹判定电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力，所以点电荷Q对甲做正功，对乙做负功，所以甲粒子经过c点的动能大于乙粒子经过d点时的动能．故A错误；

B、由图可知电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力，故两粒子的电性一定不同，故B错误；

C、取无穷远处电势为零(电势能也一定为零)，将带电粒子甲从C移动到无穷远处，电场力做负功，电势能增加，故粒子甲在C点电势能为负值；将带电粒子乙从d移动到无穷远处，电场力做正功，电势能减小，故粒子乙在d点的电势能为正值，故甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能，故C正确；

D、据虚线为等势面，可判定沿着acb、adb曲线运动过程中电场力所做的总功为0，两粒子在a点时具有相同的动能，根据动能定理，两粒子经过b点时具有相同的动能，故D正确；

故选CD．

点评：

根据轨迹判定“电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力”是解决本题的突破口；同时要注意电场力做功等于电势能的减小量．

纠错重做

5单选题

如图所示，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远处以初速度v_0射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN．a、b、c是以O为中心，R_a，R_b，R_c为半径画出的三个圆，R_c-R_b=R_b-R_a．1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点．以|W$_1$2|表示点电荷P由1到2的过程中电场力做的功的大小，|W$_3$4|表示由3到4的过程中电场力做的功的大小，则(　　)

A
|W$_1$2|＞2|W$_3$4|
B
φ_a＞φ_b
C
P、O两电荷一定同号
D
P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零

题目答案

A

答案解析

分析：

根据2、3间和3、4间电场强度的大小关系，由公式U=Ed分析它们间电势差的关系，再分析电场力做功的大小．由轨迹可判定P、Q必定是异号．若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零，点电荷将做直线运动．

解答：

解：A、根据电场线的分布情况可知，2、3间的场强大于3、4间场强，由公式U=Ed分析得知，2、3间的电势差大于3、4间的电势差，所以1、2间的电势差大于3、4间电势差的2倍，即有|U$_1$2|＞2|U$_3$4|，由电场力做功公式W=qU得，|W$_1$2|＞2|W$_3$4|．故A正确．

B、由于不知道带电粒子的电性，也不知道点电荷的电性，所以不能判断出a、b两点的电势高低．故B错误；

C、由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力，是异号．故C错误．

D、若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零，点电荷将做直线运动，与题不符．故D错误．

故选：A

点评：

本题是电场中轨迹问题，由U=Ed定性分析非匀强电场中两点间电势差的关系，由轨迹弯曲方向判断电场力方向都是常见的问题，要加强训练，熟练掌握．

纠错重做