Question

10．如圖所示，ABCD為勻強電場中相鄰的四個等勢面，相鄰等勢面間距離為5cm．一個電子僅受電場力垂直經過電勢為零的等勢面D時，動能為15eV（電子伏），到達等勢面A時速度恰好為零．則下列說法正確的是（　�。�

• A． 場強方向從A指向D
• B． 勻強電場的場強為1V/m
• C． 電子經過等勢面C時，電勢能大小為5eV
• D． 電子在上述等勢面間運動的時間之比為1：2：3

Answer 1

分析 勻強電場中等勢面是平行等間距的直線；只有電場力做功，電勢能和動能之和守恒．

解答 解：A、電子到達等勢面A時速度恰好減為零，說明電場力向下，負電荷受到的電場力方向與電場強度方向相反，故場強方向從D指向A，故A錯誤；
B、從D到A，動能減小15eV，故電場力做功-15eV，故有：W_DA=-eEd_DA=-15eV，解得E=$\frac{15eV}{e×0.15}=100V/m$，故B錯誤；
C、只有電場力做功，電勢能和動能之和守恒，故：E_kD+E_pD=E_kA+E_pA，解得E_PA=15eV；勻強電場中，每前進相同距離電勢變化相同，故E_pC=5eV，故C正確；
D、運用逆向思維，到達A后，假設時間倒流，做初速度為零的勻加速直線運動，根據x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$，通過1S、2S、3S的時間之比為$1：\sqrt{2}：\sqrt{3}$，故通過連續(xù)三段S時間之比為1：（$\sqrt{2}-1$）：（$\sqrt{3}-\sqrt{2}$），故D錯誤；
故選：C．

點評 本題是帶電粒子在勻強電場中的勻減速直線運動問題，電勢能和動能之和守恒，根據功能關系和勻變速直線運動的規(guī)律列方程后聯(lián)立分析．