Question

如圖所示，高速運(yùn)動的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(　　)

A．α粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大

B．三點(diǎn)中，α粒子在N點(diǎn)的電勢能最大

C．在重核產(chǎn)生的電場中，M點(diǎn)的電勢比Q點(diǎn)的低

D．α粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)，電場力對它做的總功為負(fù)功

Answer 1

B

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