高中 | 能量守恒定律 题目答案及解析

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选修3-3

第十章 热力学定律

10.3 热力学第一定律 能量守恒定律

能量守恒定律

如图所示,虚线$a$$b$$c$$d$为足够大的匀强电场中的一组等差等势面,其中等势面$c$的电势为$0$,一电子仅受电场力的作用,以速度$v_{0}$进入电场区域,速度方向与等势面$a$$\theta$角。电子经过等势面$a$$c$时的动能分别为$6\;\rm eV$$2\;\rm eV$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

电场强度的方向水平向左

","

$b$点的电势为$2\\;\\rm V$

","

电子能运动到等势面$d$,且动能恰好为$0$

","

电子返回$b$点的电势能为$4\\;\\rm eV$

"]
[["B"]]

$\rm A$.依题意,电子向右运动过程中,其动能一直减小,可知电场力做负功,即电场强度的方向水平向右,$\rm A$错误;

$\rm B$.虚线$a$$b$$c$$d$为一组等差等势面,电子仅受电场力的作用,可知电子在各等势面处的动能之差相等,即电子经过等势面$a$$b$$c$时的动能分别为$6\;\rm eV$$4\;\rm eV$$2\;\rm eV$。根据能量守恒,可得$E_{kb}+E_{pb}=E_{kc}+E_{pc}$

$E_{p}=q\varphi$

解得$\varphi_{b}=2\;\rm V$

$\rm B$正确;

$\rm C$.电子运动的方向与等势面有夹角,将其分解为沿等势面方向和垂直等势面方向,在电场力的作用下,当垂直等势面方向的速度减为零时,沿等势面方向的速度不变,电子的动能不为零,电子运动的距离小于$c$$d$间的距离,即电子不能运动到等势面$d$的位置,$\rm C$错误;

$\rm D$.电子返回$b$点的电势能为$E_{pb}=-2\;\rm eV$

$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

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