Question

如圖所示，高速運(yùn)動(dòng)的α粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射，實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，M、N和Q為軌跡上的三點(diǎn)，N點(diǎn)離核最近，Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，則

1. A.
   α粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大
2. B.
   三點(diǎn)中，α粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大
3. C.
   在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中，M點(diǎn)的電勢(shì)比Q點(diǎn)的低
4. D.
   α粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)功

Answer 1

B
解法一（從等勢(shì)線分布入手）：重核帶正電荷，在其周圍形成的電場(chǎng)中，離重核越近電勢(shì)越高，所以φ_N＞φ_M＞φ_Q，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電勢(shì)越高，正電荷的電勢(shì)能越大，所以帶正電的α粒子在三點(diǎn)處的電勢(shì)能大小關(guān)系是E_N＞E_M＞E_Q，即N點(diǎn)的電勢(shì)能最大，Q點(diǎn)的電勢(shì)能最小，B正確；α粒子僅受電場(chǎng)力的作用，其電勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，但電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變，根據(jù)E_N＞E_M＞E_Q可知，E_kN＜E_kM＜E_kQ，α粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能比在Q點(diǎn)的小，所以α粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由E_M＞E_Q可知，α粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力對(duì)它做的總功肯定為正功（電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大），選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
解法二（從電場(chǎng)力做功入手） α粒子受到的電場(chǎng)力始終是斥力，在α粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，再?gòu)腘點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，已知Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn)可知，正功大于負(fù)功，所以整個(gè)過程，電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為正功，D錯(cuò)誤；已知從M運(yùn)動(dòng)到N，電場(chǎng)力做的總功為正功，可知α粒子的動(dòng)能變大，速度變大，所以α粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的小，A錯(cuò)誤；距離帶正電荷的重核越近，電勢(shì)越高，α粒子的電勢(shì)能越大，結(jié)合三點(diǎn)的位置關(guān)系可知，電勢(shì)關(guān)系φ_N＞φ_M＞φ_Q，電勢(shì)能關(guān)系E_N＞E_M＞E_Q，B正確，C錯(cuò)誤。
【考點(diǎn)定位】點(diǎn)電荷周圍的場(chǎng)強(qiáng)、等勢(shì)線分布，電勢(shì)和電勢(shì)能的關(guān)系，電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能和動(dòng)能之間轉(zhuǎn)化的關(guān)系等。