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

某平行于$x$轴的静电场,其电势$\varphi$$x$的分布可简化为如图所示的曲线。一质量为$m$、带电荷量为$+q$的粒子(不计重力),以初速度$v_{0}$$O$点进入电场,沿$x$轴正方向运动,能够到达$x_{4}$。下列叙述正确的是$(\qquad)$

["

带电粒子从$x_{1}$向右运动到$x_{3}$运动的过程中先做匀加速直线运动再做匀减速直线运动

","

带电粒子的最小初速度为$v_{0}=\\sqrt{\\dfrac{q\\varphi_{0}}{2m}}$

","

带电粒子从$O$$x_{4}$的过程中,在$x_{3}$时的速度最大,若$v_{0}=\\sqrt{\\dfrac{2q\\varphi_{0}}{m}}$,则最大速度为$\\sqrt{\\dfrac{8q\\varphi_{0}}{3m}}$

","

带电粒子从$O$$x_{4}$的过程中,动能先减小再增大

"]
[["C"]]

$\rm A$.因沿电场线电势降低,可知从$x_{1}$向右运动到$x_{3}$的过程中电场线沿$x$轴正向,则电场力一直沿$x$轴正向,则粒子做匀加速直线运动,选项$\rm A$错误;

$\rm B$.带电粒子若恰能到达$x_{1}$位置初速度最小,则由动能定理$- \varphi_{0}q=0-\dfrac{1}{2}mv_{0\min}^{2}$

解得最小初速度为$v_{0\min}=\sqrt{\dfrac{2q\varphi_{0}}{m}}$,选项$\rm B$错误;

$\rm C$.带电粒子从$O$$x_{4}$的过程中,在$x_{3}$时的电势能最小,则动能最大,即速度最大,若$v_{0}=\sqrt{\dfrac{2q\varphi_{0}}{m}}$,则由动能定理$\dfrac{1}{3}\varphi_{0}q=\dfrac{1}{2}mv_{\max}^{2}-\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$

解得最大速度为$v_{\max}=\sqrt{\dfrac{8q\varphi_{0}}{3m}}$,选项$\rm C$正确;

$\rm D$.带电粒子从$O$$x_{4}$的过程中,电场力先做负功($0\sim x_{1}$),再做正功($x_{1}\sim x_{3}$),再做负功($x_{3}\sim x_{4}$),可知动能先减小再增大,再减小,选项$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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