高中物理例析电场中“三线”问题专题辅导.doc

高中物理例析电场中“三线”问题带电粒子在电场中“三线”指的是：运动的轨迹、电场线和等势线，带电粒子在电场中运动问题是电学部分的重点内容，同时也是难点，是历年高考必考内容，这部分问题综合性比较强、涉及到带电粒子的电性问题、受力问题、运动问题、做功问题及能量变化问题等，下面就这些问题进行例析。典型题：根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图1中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹，在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是：（）A.动能先增大，后减小；B.电势能先减小，后增大；C.电场力先做负功，后做正功，总功等于零；D.加速度先变小，后变大。解析：本题以粒子散射为背景，通过带电粒子在电场中运动情况来考查知识的综合运用。粒子从a点再经b点到达a点的等势点c的过程中电场力先做负功、后做正功，粒子的电势能先增大，后减小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零，故C项正确。点拨：本题全面考查电场对带电粒子的作用，要抓住电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，电场力与重力都是保守力，电场力做功的特点与重力做功的特点类似，做正功时，势能减少，做负功时，势能增加，且做了多少正功，势能就减少多少。【拓展应用一】如图2所示，实线为一匀强电场的电场线，一个带电粒子射入电场后，留下一条从a到b如虚线所示的轨迹，重力不计，下列判断中正确的是：（）A.b点的电势高于a点电势；B.粒子在a点的动能大于在b点的动能；C.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能；D.场强方向向左。解析：由曲线运动的知识可知：带电粒子所受的电场力向左，因为带电粒子带电性质不确定，所以场强的方向也不能确定，D错；带电粒子从a到b点过程中，电场力做负功，电荷的电势能增大，由动能定理，粒子的动能减小，即粒子在a点的动能大于在b点的动能，B正确；C错；由于电荷的性质不确定，所以a、b两点的电势高低也不能确定，A错。点拨：解答本题关键应根据其轨迹的弯曲确定合外力，合外力方向指向曲线的内侧，再根据相关规律和原理求解。【拓展应用二】静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图3所示，虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称，等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等，一个电子经过P点（其横坐标为）时，速度与Ox轴平行，适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在轴上方运动，在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度随位置坐标x变化的示意图是：（）解析：电子在y轴方向的分速度变化的原因，应为y方向上的电场力作用，给出Ox轴上方的电场线示意图，注意电场线与等势线垂直，如图4所示，则的范围内，电场有沿y轴正向的分量，电子先向y轴负向获得分速度，A，C选项排除，经过y轴后，电场有对电子向上的力作用，故将减小，但在x方向上一直在加速，因此当其横坐标为时，电子并未回到与P点对称的位置，由功能关系知，不会为零，因此选D。点拨：这是一道新颖的图像题，静电透镜的作用规律用等势线描绘，且只讨论电子沿y轴方向分速度的变化规律，既要会识图，分析电子在该变化电场中沿y轴方向运动的规律，又要会用图反映电子运动的图。围绕等势面（线）常设考点，还有电势的高低、电荷在某点的电势能大小，电场线与等势线处处垂直，电荷在等势面上移动时电场力不做功等相关知识。、