文档介绍：张路生
淮安贝思特实验学校江苏淮安邮编:211600
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带电粒子在电场中的运动是每年高考的热点和重点问题,带电粒子在电场中的运动主要有直线运动、往复运动、类平抛运动等。考查的类型主要有:带电粒子在点电荷电场中的运动、带电粒子在匀强电场中的运动和带电粒子在交变电场中的运动。这类试题可以拟定不同的题设条件,从不同角度提出问题,涉及力学、电学的很多关键知识点,要求学生具有较强的综合分析能力。下面笔者针对三种情况分别归纳总结。
一、带电粒子在点电荷电场中的运动
初速度与场强方向的关系
运动形式
υ0∥E
做变速直线运动
υ0⊥E
可能做匀速圆周运动
υ0与E有夹角
做曲线运动
1、带电粒子在点电荷电场中的变速运动
【例1】如图1所示,在O点放置正点电荷Q,a、b两点连线过O点,且Oa=ab,则下列说法正确的是
A 将质子从a点由静止释放,质子向b点做匀加速运动
B 将质子从a点由静止释放,质子运动到b点的速率为υ,则将α粒子从a点由静止释放后运动到b点的速率为
C 若电子以Oa为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为υ,则电子以Ob为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为2υ
D 若电子以Oa为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为υ,则电子以Ob为半径绕O做匀速圆周运动的线速度为
〖解析〗:由于库仑力变化,因此质子向b做变加速运动,故A错;由于a、b之间电势差恒定,根据动能定理有,可得,由此可判断B正确;当电子以O为圆心做匀速圆周运动时,有成立,可得,据此判断C错D对。答案:BD
2、根据带电粒子在电场的运动判断点电荷的电性
【例2】如图2所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线,若带电粒子q(|Q|>>|q|)由a运动到b,电场力做正功。已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是
A 若Q为正电荷,则q带正电,Fa>Fb
B 若Q为正电荷,则q带正电,Fa<Fb
C 若Q为负电荷,则q带负电,Fa>Fb
D 若Q为负电荷,则q带正电,Fa<Fb
〖解析〗:由于粒子从a 到b电场力做正功,可知电场力指向外侧,Q、q带同种电荷;电场线密集的地方场强大,由F=qE得,a点的电场力大,故A C正确。答案:AC
3、根据带电粒子在点电荷电场中的运动轨迹,判断带电粒子的性质
【例3】如图3所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子只受电场力作用,根据此图判断正确的是
A 带电粒子所带电荷的符号
B 带电粒子在a、b两点的受力方向
C 带电粒子在a、b两点的速度何处最大
D 带电粒子在a、b两点的电势能何处最大
〖解析〗:由于不清楚电场线方向,只知道粒子受力情况是不能判断粒子所带电性的,故A错;根据粒子所做曲线运动条件可知,在a、b两点粒子所受电场力方向都在电场线上且大致向左,根据电场力做功情况可判断粒子动能和电势能变化情况。
答案:BCD
4、根据带电粒子运动情况,判断电势、电势差的大小关系
【例4】如图4所示,为一点电荷产生的电场中的三条电场线,已知电子从无穷远处运动至A点电场力做功8eV,(无