2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題39 電場(chǎng)線、等勢(shì)線（面）與運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題學(xué)案.doc

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突破39 電場(chǎng)線、等勢(shì)線(面)與運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題 1.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力以及初速度情況共同決定的，運(yùn)動(dòng)軌跡上各點(diǎn)的切線方向表示粒子在該點(diǎn)的速度方向；電場(chǎng)線只能夠描述電場(chǎng)的方向和定性地表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，它決定了帶電粒子在電場(chǎng)中各點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向和加速度的方向。顯然，電場(chǎng)線不一定是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。 2．若同時(shí)滿足以下三個(gè)條件，則帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合： (1)電場(chǎng)線是直線。 (2)帶電粒子的初速度為零或者初速度的方向與電場(chǎng)線在同一條直線上。 (3)帶電粒子只受電場(chǎng)力或受其他力但其他力的合力方向與電場(chǎng)線平行 3. 帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問(wèn)題的解題技巧： 判斷速度方向：帶電粒子的軌跡的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向 判斷電場(chǎng)力或場(chǎng)強(qiáng)的方向：僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，帶電粒子所受電場(chǎng)力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場(chǎng)強(qiáng)的方向 判斷電場(chǎng)力功的正負(fù)及勢(shì)能的增減：若電場(chǎng)力與速度方向成銳角則電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，若電場(chǎng)力與速度方向成鈍角。則電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加 【典例1】如下圖所示，是一簇未標(biāo)明方向由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力的作用，根據(jù)此圖可做出的正確判斷是(　　) A．帶電粒子所帶電荷的符號(hào) B．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向 C．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處大 D．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處大 【答案】　BCD 【典例2】如圖，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc。則(　　) A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vb B．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>va C．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>va D．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb 【答案】　D 【跟蹤短訓(xùn)】 1．圖中的實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示只受電場(chǎng)力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，可以判定(　　)． A．M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì) B．M點(diǎn)的電勢(shì)小于N點(diǎn)的電勢(shì) C．粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力 D．粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小于在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力 【答案】　AD 【解析】　此電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，從電場(chǎng)線的疏密程度能夠判斷出場(chǎng)強(qiáng)的大小，N點(diǎn)處電場(chǎng)線比M點(diǎn)處密集，則N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，同一帶電粒子在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力，D正確、C錯(cuò)誤．順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì)，A正確、B錯(cuò)誤． 2. 如圖所示，實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中M點(diǎn)，以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，則(　　) A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負(fù)電 B．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大 C．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增大 D．兩個(gè)粒子的動(dòng)能均增大 【答案】CD 3. 如下圖所示，實(shí)線為一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線．一個(gè)帶電粒子射入電場(chǎng)后，留下一條從a到b虛線所示的徑跡，重力不計(jì)，下列判斷正確的是(　　) A．b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì) B．粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能 C．粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 D．場(chǎng)強(qiáng)方向向左 【答案】　BC 【解析】　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力水平向左，粒子由a運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加，故B、C選項(xiàng)正確． 4. 圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷．一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng)，實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)．則該粒子(　　)． A．帶負(fù)電 B．在c點(diǎn)受力最大 C．在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 D．由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化 【答案】　CD 5. 如圖所示虛線表示某電場(chǎng)的等勢(shì)面，一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B的徑跡如圖中實(shí)線所示。粒子在A點(diǎn)的加速度為aA、動(dòng)能為EkA、電勢(shì)能為EpA；在B點(diǎn)的加速度為aB、動(dòng)能為EkB、電勢(shì)能為EpB。則下列結(jié)論正確的是(　　) A．a(chǎn)A>aB，EkA>EkB　　　　 B．a(chǎn)AEpB C．a(chǎn)AaB，EpAEkB，EpAEQ，帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)加速度較大，D正確；假設(shè)質(zhì)點(diǎn)由P運(yùn)動(dòng)到Q，根據(jù)：①運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)樗俣确较颍虎陔妶?chǎng)線與等勢(shì)面垂直；③正電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度同向；④做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，其所受的合外力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，從而確定質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)P時(shí)的速度和電場(chǎng)力方向，如圖所示． 根據(jù)正電荷所受電場(chǎng)力的方向可知，電場(chǎng)線由等勢(shì)面a指向等勢(shì)面c，故φa>φb>φc，A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力與瞬時(shí)速度成銳角，故由P運(yùn)動(dòng)到Q電場(chǎng)力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做正功，質(zhì)點(diǎn)的電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，B、C正確．假設(shè)質(zhì)點(diǎn)由Q運(yùn)動(dòng)到P，能得到同樣的結(jié)論． 7．如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷連線上有D、E、F三點(diǎn)，且DE＝EF.K、M、L分別為過(guò)D、E、F三點(diǎn)的等勢(shì)面．一不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子，從a點(diǎn)射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，以|Wab|表示該粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)電場(chǎng)力做功的數(shù)值，以|Wbc|表示該粒子從b點(diǎn)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功的數(shù)值，則(　　)． A．|Wab|＝|Wbc| B．|Wab|<|Wbc| C．粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，動(dòng)能減少 D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)較b點(diǎn)的電勢(shì)低 【答案】　C 8. 圖中的虛線a、b、c、d表示勻強(qiáng)電場(chǎng)中的4個(gè)等勢(shì)面．兩個(gè)帶電粒子M、N(重力忽略不計(jì))以平行于等勢(shì)面的初速度射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中MPN和NQM所示．已知M是帶正電的粒子．則下列說(shuō)法中正確的是(　　)． A．N一定也帶正電 B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) C. 帶電粒子N的動(dòng)能減小、電勢(shì)能增大 D．帶電粒子N的動(dòng)能增大、電勢(shì)能減小 【答案】　D 【解析】　根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況得帶正電的M粒子向右偏，N粒子向左偏必帶負(fù)電，故A錯(cuò)；該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故B錯(cuò)；兩粒子都是電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C錯(cuò)，D對(duì)． 9．如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng)，某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)．在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服重力做的功為2.0 J，電場(chǎng)力做的功為1.5 J．則下列說(shuō)法正確的是(　　)． A．粒子帶負(fù)電 B．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5 J C．粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5 J D．粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J 【答案】　CD