选择题大招09 粒子在电场中的运动轨迹分析——2024年高考物理冲刺选择题解题大招与专项训练

选择题大招09 粒子在电场中的运动轨迹分析 带电粒子在电场力作用下做曲线运动，若已知电场线(等势面)和粒子的运动轨迹，可以比较电场中不同位置的电场强度、电势、电势能以及粒子动能等物理量的大小。 1、电场强度大小的比较:通过电场线的疏密或者(等差)等势面的疏密来判断，线越密电场强度越大;而同一粒子，电场强度越大处，粒子所受电场力越大，对应的加速度也越大。 2、电势高低的判断:电势沿着电场线逐渐降低。 若已知场源电荷的正负，越靠近正电荷电势越高、越靠近负电荷电势越低。 3、电势能大小的比较:可以通过电势能与电势的关系，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小;也可以通过电场力做功判断，电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加。 4、动能大小比较:只有电场力做功时，动能和电势能相互转化，动能与电势能变化趋势相反其中，电场力的方向根据粒子的轨迹，指向曲线轨迹的凹侧，且平行于电场线、垂直于等势面。当电场力与速度成锐角时，速度增大;成钝角时，速度减小。得出结论:电场力指向大速度。 1.对于一般电场线( 等势面)与轨迹的情况可用以下口诀快速选出正确选项。场强大小看疏密，电势高低看顺逆; 正电高势势能高，负电高势势能低; 轨迹给出先画力，力指凹侧指大v。 2.对于点电荷的电场线(等势面)与轨迹的情况可用以下口诀快速选出正确选项。 场强近大远小 相吸异种，近者v大; 相斥同种，远者v大。 [例题1] 在O点处固定一个负点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带正电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP＞OM，OM＝ON，则小球（　　） A．在M点的机械能小于在N点的机械能 B．在P点的电势能小于在N点的电势能 C．在运动过程中，电势能先减少后增加 D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 [例题2] 如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为不同带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b，c、d为轨迹和虚线圆的交点，e为两轨迹的交点。不计重力，下列说法正确的是（　　） A．M带负电荷，N带正电荷 B．M在b点的加速度小于在a点的加速度 C．N在d点的电势能小于它在c点的电势能 D．分别从a、c运动到e的过程，电场力对两带电粒子所做的功一定相等 [例题3] 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。其中A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC。关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法中正确的是（　　） A．EA＝EB B．EA＞EC C．φA＝φB D．φA＞φC [练习1] 2022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，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子仅在电场力作用下运动的轨迹如图中实线所示，a、b是轨迹上的两点，则（　　） A．a点的电场强度大于b点的电场强度 B．电子在a点的动能大于在b点的动能 C．电子在a点的电势能大于在b点的电势能 D．a点的电势高于b点的电势 [练习2] 如图所示，虚线表示某正点电荷Q所激发电场的等势线，已知a、b两点在同一等势线上，c点在另一个等势线上。某带电粒子从α射入电场，在电场中沿acb曲线运动，不计重力。则下列说法正确的是（　　） A．该粒子带正电 B．该粒子的加速度先减小后增大 C．该粒子的动能先减小后增大 D．该粒子的电势能先减小后增大 [练习3] 一带正电小球自A点水平向右射入水平向左的匀强电场中，小球从A点运动到P点的轨迹如图所示。已知AP方向与水平方向夹角为45°，不计空气阻力，则该过程中，（　　） A．任意相等的时间内小球所受重力做功相等 B．任意相等的时间内小球所受电场力做功相等 C．小球电势能的增加量大于重力势能的减小量 D．小球电势能的增加量小于重力势能的减小量 [练习4] 如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，图中虚线为该点电荷电场的等势面。一带正电的粒子以一定初速度射入点电荷的电场，依次通过a、b、c三点。则该粒子（　　） A．在a点受到的静电力大于在b点受到的静电力 B．在c点受到的静电力大于在b点受到的静电力 C．在a点的电势能小于在b点的电势能 D．在c点的电势能小于在b点的电势能 [练习5] 如图所示，a、b是某一电场线中的两点，由图可知（　　） A．a点场强小于b点的场强 B．a点电势低于b点的电势 C．负试探电荷在a点的电势能小