Question

如圖所示，高速運動的α粒子被位于O點的重原子核散射，實線表示α粒子運動的軌跡，M、N和Q為軌跡上的三點，N點離核最近，Q點比M點離核更遠，則(　　)

A．α粒子在M點的速率比在Q點的大

B．三點中，α粒子在N點的電勢能最大

C．在重核產生的電場中，M點的電勢比Q點的低

D．α粒子從M點運動到Q點，電場力對它做的總功為負功

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粒子在三點處的電勢能大小關系是E_N＞E_M＞E_Q，即N點的電勢能最大，Q點的電勢能最小，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點的動能比在Q點的小，所以α粒子在M點的速率比在Q點的小，選項A錯誤；由E_M＞E_Q可知，α粒子從M點運動到Q點，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點運動到N點的過程中，電場力做負功，再從N點運動到Q點時，電場力做正功，已知Q點比M點離核更遠可知，正功大于負功，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點的速率比在Q點的小，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，結合三點的位置關系可知，電勢關系φ_N＞φ_M＞φ_Q，電勢能關系E_N＞E_M＞E_Q，B正確，C錯誤。
考點定位：點電荷周圍的場強、等勢線分布，電勢和電勢能的關系，電場力做功與電勢能和動能之間轉化的關系等。