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高中 | 等势面题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.5 电势差
等势面
如图所示,虚线$a$、$b$、$c$、$d$、$e$是电场中的一组平行等差等势面,相邻两等势面间的电势差为$3\;\rm V$,其中$a$等势面的电势为$9\;\rm V$,电子以某初速度从$P$点平行纸面射入,速度方向与$a$等势面夹角为$45^\circ $,已知该电子恰好能运动到$e$等势面(不计电子重力)。下列说法正确的是$(\qquad)$
电子在电场中做匀减速直线运动
","电子运动到$e$等势面时动能为$0$
","电子运动到$c$等势面时动能为$18\\;\\rm eV$
","电子返回$a$等势面时动能为$12\\;\\rm eV$
"]$\rm A$.根据题意可知,电子在电场中仅受电场力,电子的初速度方向与电场力方向不在一条直线上,则电子在电场方向上做匀减速直线运动,在垂直电场方向上做匀速运动,即电子在电场中做匀变速曲线运动,故$\rm A$错误;
$\rm B$.电子运动到$e$等势面时,沿电场方向的速度为$0$,垂直电场方向的速度不为$0$,则电子在$e$等势面时动能不为$0$,故$\rm B$错误;
$\rm CD$.设电子的初速度为$v_{0}$,电子由$a$等势面到$e$等势面,由动能定理有$- eU_{ae}=\dfrac{1}{2}m\left( v_{0}\sin 45{^\circ} \right)^{2}-\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$
解得$E_{\text{k}a}=\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}=24\;\rm \text{eV}$
电子由$a$等势面到$c$等势面,由动能定理有$E_{\text{k}c}-E_{\text{k}a}=-eU_{ac}$
解得$E_{\text{k}c}=18\;\rm eV$
电子返回$a$等势面时,电场力做功为$0$,则电子动能为初动能$24\;\rm eV$,故$\rm C$正确,$\rm D$错误。
故选:$\rm C$。
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