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 電場線、等勢線（面）與運(yùn)動(dòng)軌跡問題學(xué)案.doc

突破39 電場線、等勢線(面)與運(yùn)動(dòng)軌跡問題1.帶電粒子在電場中的運(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；電場線只能夠描述電場的方向和定性地表示電場的強(qiáng)弱，它決定了帶電粒子在電場中各點(diǎn)所受電場力的方向和加速度的方向。顯然，電場線不一定是帶電粒子在電場中的運(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)軌跡與電場線重合：(1)電場線是直線。(2)帶電粒子的初速度為零或者初速度的方向與電場線在同一條直線上。(3)帶電粒子只受電場力或受其他力但其他力的合力方向與電場線平行3. 帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問題的解題技巧：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力或場強(qiáng)的方向：僅受電場力作用時(shí)，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場強(qiáng)的方向判斷電場力功的正負(fù)及勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角則電場力做正功，電勢能減少，若電場力與速度方向成鈍角。則電場力做負(fù)功，電勢能增加 【典例1】如下圖所示，是一簇未標(biāo)明方向由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(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()Aaa>ab>ac，va>vc>vbBaa>ab>ac，vb>vc>vaCab>ac>aa，vb>vc>vaDab>ac>aa，va>vc>vb【答案】D 【跟蹤短訓(xùn)】1圖中的實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定()AM點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢BM點(diǎn)的電勢小于N點(diǎn)的電勢C粒子在M點(diǎn)受到的電場力大于在N點(diǎn)受到的電場力D粒子在M點(diǎn)受到的電場力小于在N點(diǎn)受到的電場力【答案】AD【解析】此電場為非勻強(qiáng)電場，從電場線的疏密程度能夠判斷出場強(qiáng)的大小，N點(diǎn)處電場線比M點(diǎn)處密集，則N點(diǎn)場強(qiáng)大于M點(diǎn)場強(qiáng)，同一帶電粒子在N點(diǎn)受到的電場力大于在M點(diǎn)受到的電場力，D正確、C錯(cuò)誤順著電場線的方向電勢逐漸降低，M點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢，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線，從電場中M點(diǎn)，以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，僅在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，則()Aa一定帶正電，b一定帶負(fù)電Ba的速度將減小，b的速度將增大Ca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】CD3. 如下圖所示，實(shí)線為一勻強(qiáng)電場的電場線一個(gè)帶電粒子射入電場后，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()Ab點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢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)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能D場強(qiáng)方向向左【答案】BC【解析】帶電粒子在勻強(qiáng)電場中所受電場力水平向左，粒子由a運(yùn)動(dòng)到b，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢能增加，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，實(shí)線為粒子僅在電場力作用下的運(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)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能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】CD5. 如圖所示虛線表示某電場的等勢面，一帶電粒子僅在電場力作用下由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、電勢能為EpA；在B點(diǎn)的加速度為aB、動(dòng)能為EkB、電勢能為EpB。則下列結(jié)論正確的是()AaA>aB，EkA>EkBBaA<aB，EpA>EpBCaA<aB，EpA<EpB DaA>aB，EpA<EkB【答案】C【解析】根據(jù)等電勢差等勢面稀疏處電場強(qiáng)度小，密處電場強(qiáng)度大，可知A處電場強(qiáng)度小于B處。由電場力公式和牛頓第二定律可得qEma，由此可知aA<aB。根據(jù)等勢面分布和電場線垂直于等勢面可知，電場線方向垂直等勢面指向圓心。根據(jù)帶電粒子僅在電場力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B的徑跡可知，帶電粒子所受電場力方向與電場線方向相反，帶電粒子帶負(fù)電荷。帶電粒子僅在電場力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B，克服電場力做功，電勢能增加動(dòng)能減小，EkA>EkB，EpA<EpB，所以選項(xiàng)C正確。6. 如圖所示，虛線a、b、c代表電場中三個(gè)等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相同，實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點(diǎn)，由此可知()A三個(gè)等勢面中，c等勢面電勢最高B帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)電勢能較大C帶電質(zhì)點(diǎn)通過Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大D帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)加速度較大【答案】BCD【解析】等差等勢面越密集，該區(qū)域場強(qiáng)越大，故EP>EQ，帶電質(zhì)點(diǎn)通過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)：運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)樗俣确较?；電場線與等勢面垂直；正電荷所受的電場力與電場強(qiáng)度同向；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P時(shí)的速度和電場力方向，如圖所示根據(jù)正電荷所受電場力的方向可知，電場線由等勢面a指向等勢面c，故a>b>c，A錯(cuò)誤；電場力與瞬時(shí)速度成銳角，故由P運(yùn)動(dòng)到Q電場力對質(zhì)點(diǎn)做正功，質(zhì)點(diǎn)的電勢能減小，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DEEF.K、M、L分別為過D、E、F三點(diǎn)的等勢面一不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子，從a點(diǎn)射入電場，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)電場力做功的數(shù)值，以|Wbc|表示該粒子從b點(diǎn)到c點(diǎn)電場力做功的數(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Da點(diǎn)的電勢較b點(diǎn)的電勢低【答案】C8. 圖中的虛線a、b、c、d表示勻強(qiáng)電場中的4個(gè)等勢面兩個(gè)帶電粒子M、N(重力忽略不計(jì))以平行于等勢面的初速度射入電場，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法中正確的是()AN一定也帶正電Ba點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢，a點(diǎn)的場強(qiáng)大于b點(diǎn)的場強(qiáng)C. 帶電粒子N的動(dòng)能減小、電勢能增大D帶電粒子N的動(dòng)能增大、電勢能減小【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)；該電場是勻強(qiáng)電場，故B錯(cuò)；兩粒子都是電勢能減小，動(dòng)能增大，故C錯(cuò)，D對9如圖所示為一勻強(qiáng)電場，某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0 J，電場力做的功為1.5 J則下列說法正確的是()A粒子帶負(fù)電B粒子在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)少1.5 JC粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5 JD粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J【答案】CD