2023届高考物理三轮冲刺专题讲义：电场能的性质（四）——电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题

电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题 一、考点归纳、技巧总结 1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线． 2．几种典型电场的等势线(面) 电场 等势线(面) 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上电势处处为零 等量同种(正)点电荷的电场 连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高 3.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 (1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负． (2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等． (3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况． 4.带电粒子运动轨迹的分析 (1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为粒子在该点处的速度方向． (2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹的凹侧，再根据粒子的正、负判断场强的方向． (3)判断电场力做功的正、负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加．　 二、针对练习 1、(多选)(2022·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则(　　) A．一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功 B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eV C．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大 2、（多选）如图所示，实线是α粒子仅在电场力作用下由a点运动到b点的运动轨迹，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，则(　　) A．若虚线是电场线，则α粒子在a点的电势能大，动能小 B．若虚线是等差等势线，则α粒子在a点的电势能大，动能小 C．不论虚线是电场线还是等差等势线，a点的电势一定低于b点的电势 D．不论虚线是电场线还是等差等势线，α粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度 3、某电场等势面分布情况如图所示，则(　　) A．A点的电势比B点的电势大 B．电子在A点和B点受到的静电力大小相等 C．电子在e等势面时的电势能比在c等势面时的电势能小 D．电子从b等势面移到d等势面，电势能增加10 eV 4、（多选）阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成的实线为电场线，虚线为等势线，Z轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则(　　) A． 电极A1的电势低于电极A2的电势 B．电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度 C．电子在P点处的动能大于在Q点处的动能 D．电子从P至R的运动过程中，电场力对它一直做正功 5、(多选)2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱．电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等．一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，则下列说法正确的是(　　) A．a点的电势高于b点的电势 B．a点的电场强度小于c点的电场强度 C．电子在a点的电势能小于在c点的电势能 D．电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度 6、（多选）如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知(　　) A．Q点的电势比P点高 B．油滴在Q点的动能比它在P点的大 C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 7、如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中的运动轨迹，a、b、c为粒子的运动轨迹和等势线的交点，粒子只受静电力作用，以下说法正确的是(　　) A．a点的电场强度大于b点的电场强度 B．粒子在a点的动能比在b点的动能小 C．粒子在a点和c点的速度相同 D．粒子在b点的电势能比在c点的电势能大 8、(多选)如图所示，虚线a、b、c、d、e是电场中的一组平行等差等势面，实线是一带负电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，M、N、P、Q分别为运动轨迹与等势面的交点，下列判断正确的是(　　) A．粒子在电场中做匀变速运动