带电粒子在电场中运动的“三线”问题
2021-11-14陈伟平
求学·理科版 2021年11期
关键词:方向
陈伟平



静电场中带电粒子运动的“三线”(电场线、等势线和运动轨迹)问题,是每年高考的热点内容,主要以比较带电粒子在电场中运动的加速度、速度、动能、电势能、电势、机械能变化的题目呈现,此类问题涉及电场、牛顿运动定律、动能定理、功能关系和能量守恒等知识的综合应用。
一、方法与思路
1. 判断运动方向:可以根据物体运动轨迹上某一点的切线方向确定物体在该点的运动方向。要注意的是,在力相同时,所有运动都是可逆的。
2. 判断电场力方向:仅受电场力作用下的带电粒子,所受的电场力指向带电粒子运动轨迹的凹侧。
3. 判断场强方向:正电荷所受电场力方向与场强方向相同;负电荷所受电场力方向与场强方向相反。
4. 判断电场力做功的正负及电势能的增减:在初始位置画出速度方向与电场力方向,根据它们的夹角分析。若运动方向与电场力方向成锐角,则电场力做正功,电势能减小;若电场力与速度方向成钝角,则电场力做负功,电势能增加。
5. 判断电势高低:沿电场线方向电势逐渐降低,电势降低最快的方向为场强方向。
6. 判断电势能大小:根据公式Ep=qφ(代入正负号)判断电势能大小。
7. 判断加速度大小:根据电场线或等差等势面疏密判断加速度大小,电场线越密集,场强越大,加速度越大。
8. 在匀强电场中,可定性地列出轨迹方程分析有关物理量。
9. 带电粒子的运动轨迹与电场线(等势面)关系图:
二、试题精练
【例1】(2021 · 广东高考题)如图1 是某……
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