带电粒子运动轨迹的分析技巧山东枣庄三中孙明(277101)一.已知电场线和运动轨迹例1:(’98上海高考
题
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)如图1中,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。若带电粒子在运动过程中只受电场力作用,根据此图图2可作出的正确判断是()带电粒子所带电荷的符号带电粒子在a、b两点的受力方向带电粒子在a、b两点的速度何处较大带电粒子在a、b两点的电势能何处较大【分析解答】带电粒子在电场中所受电场力必沿电场线,根据轨迹的弯曲方向,看出a、b两点的电场力方向如图2所示(类向心力)。由于电场线有两种可能,因此粒子所带电荷量可能为正,也可能为负。当粒子从a点进入时,速度方向与受力方向夹角大于90°,电场力做负功,动能减小,电势能增加;粒子从b点进入时,速度方向与受力方向夹角小于90°,电场力做正功,动能增加,电势能减小。正确
答案
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为B、GD。【思维升级】带电粒子运动轨迹一旦-给定,那么粒子在a、b两点的受力方向、速率大小、电势能大小将唯一确定,与粒子所带电荷量无关。二.已知等势面和运动轨迹例2:a、b、c、d为某电场中的等势面,一带电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动。由图3可知,四个等势面电电势4a、4b、4c、4d由高到低的排列顺序是带电粒子在MN两点中电势能较大的是【分析解答】过MN两点分别作与等势面垂直的法线,电场强度方向必定在法线上,电场力亦沿法线方向,由轨迹弯曲情况知电图4场力方向如图4所示。因此,§d>(|)c>(|)b>^a。带电粒子从M点到N点电场力做负功,电势能增大,所以电势能较大的是N点。【思维升级】先过等势面上一点做法线,再结合电场力方向和所带电荷量才能确定电场强度方向。本题难度在于给定的是等势面,而非电场线综上,依托粒子运动轨迹弯曲情况,沿电场线画出电场力方向是解决问题的关键,把电场力看作“类向心力”是处理问题的一种技巧,这样既直观易懂,又快速准确,同学们在遇到类似问题时不妨一试。