高中 | 电势差与电场强度的关系 题目答案及解析

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选修3-1

第一章 静电场

1.6 电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度的关系

如图所示为某静电场中$x$轴上各点电势$\varphi$随坐标$x$变化的关系图像,$x=0$处电势最低,$x=−x_{0}$处电势为$2\varphi_{0}$$x=2x_{0}$处电势为$3\varphi_{0}$。一质量为$m$、带电量大小为$q$$q\gt 0$)的带电粒子(电性未知)仅在电场力的作用下,从$x=−x_{0}$以一定的初速度沿$x$轴正方向运动,到$x=2x_{0}$处时速度恰好减为$0$。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

粒子带负电

","

粒子的初速度大小为$\\sqrt{\\dfrac{q\\varphi_{0}}{2m}}$

","

$x=−x_{0}$$x=2x_{0}$,粒子的加速度先减小后增大

","

$x=−x_{0}$$x=2x_{0}$,粒子的动能先减小后增大

"]
[["C"]]

$\rm A$.沿电场线方向电势降低,沿$x$轴正向电势先降低后升高,则$x$轴负半轴的电场方向向右,$x$轴正半轴的电场方向向左,粒子在$x$正半轴做减速运动,受电场力方向向左,则粒子带正电,故$\rm A$错误;

$\rm B$.由动能定理有$q\left( 2\varphi_{0}-\right.\ 3\varphi_{0})=0-\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$

解得$v_{0}=\sqrt{\dfrac{2q\varphi_{0}}{m}}$,故$\rm B$错误;

$\rm C$$\varphi−x$图像的斜率表示电场强度,可知自$x=−x_{0}$$x=2x_{0}$,电场强度先减小后增大,故粒子的加速度先减小后增大,故$\rm C$正确;

$\rm D$.自$x=−x_{0}$$x=2x_{0}$,电场力先做正功后做负功,则粒子的动能先增大后减小,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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