能力课 带电粒子(或带电体)在电场中运动的综合问题 [热考点]电场中的力、电综合问题要善于把电学问题转化为力学问题,建立带电粒子在电场中加速和偏转的模型,能够从带电粒子的受力与运动的关系、功能关系和动量关系等多角度进行分析与研究
命题角度 1 电场中粒子的运动图象问题【例 1】 (2014·海南单科,9)(多选)如图 1 甲,直线 MN 表示某电场中一条电场线,a、b是线上的两点,将一带负电荷的粒子从 a 点处由静止释放,粒子从 a 运动到 b 过程中的 v-t图线如图乙所示,设 a、b 两点的电势分别为 φa、φb,场强大小分别为 Ea、Eb,粒子在a、b 两点的电势能分别为 Wa、Wb,不计重力,则有( )图 1A
φa>φb B
Ea>EbC
Ea<Eb D
Wa>Wb解析 由图乙可知,粒子做加速度减小,速度增大的直线运动,故可知从 a 到 b 电场强度减小,粒子动能增大,电势能减小,电场力方向由 a 指向 b,电场线方向由 b 指向 a,b 点电势高于 a 点电势,故选项 B、D 正确
答案 BD根据 v-t 图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化),确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况,进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化
【变式训练 1】 (2017·浙江五校联考)如图 2 甲所示,Q1、Q2 为两个被固定的点电荷,a、b、c 三点在它们连线的延长线上,其中 Q1带负电
现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从 a 点开始向远处运动并经过 b、c 两点(粒子只受电场力作用),粒子经过 a、b、c三点时的速度分别为 va、vb、vc,其 v-t 图象如图乙所示
以下说法正确的是( )图 2A
Q2一定带负电B
Q2的电量一定大于 Q1的电量C
b 点的电场强度最大D
粒子由 a 点运动到 c 点过程中,粒子的电势能先增大后减小解析 由