Question

19．電場(chǎng)強(qiáng)度方向與x軸平行的靜電場(chǎng)，其電勢(shì)φ隨x的分布如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子（不計(jì)重力），以初速度v₀從O點(diǎn)（x=0）沿經(jīng)軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)．下列敘述正確的是（　�。�

• A． 粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x₄點(diǎn)的過(guò)程中，在x₃點(diǎn)速度最大
• B． 粒子從x₁點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x₃點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能先減小后增大
• C． 要使粒子能運(yùn)動(dòng)到x₄處，粒子的初速度v₀至少為2$\sqrt{\frac{q{φ}_{0}}{m}}$
• D． 若v₀=2$\sqrt{\frac{q{φ}_{0}}{m}}$，則粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為3qφ₀

Answer 1

分析 根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，判斷場(chǎng)強(qiáng)的方向，根據(jù)電場(chǎng)力方向分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況．根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)越大，判斷電勢(shì)能的變化．粒子如能運(yùn)動(dòng)到x₁處，就能到達(dá)x₄處，根據(jù)動(dòng)能定理研究0-x₁過(guò)程，求解初速度v₀．粒子運(yùn)動(dòng)到x₃處電勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，由動(dòng)能定理求解最大速度

解答 解：A、B、粒子從O運(yùn)動(dòng)到x₁的過(guò)程中，電勢(shì)升高，場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向，粒子所受的電場(chǎng)力方向也沿x軸負(fù)方向，粒子做減速運(yùn)動(dòng)．粒子從x₁運(yùn)動(dòng)到x₃的過(guò)程中，電勢(shì)不斷降低，粒子做加速運(yùn)動(dòng)，從從x₃運(yùn)動(dòng)到x₄的過(guò)程中，粒子做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)越大，可知，粒子的電勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大，故在x₃點(diǎn)速度最大．故A正確，B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)電場(chǎng)力和運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知：粒子如能運(yùn)動(dòng)到x₁處，就能到達(dá)x₄處，當(dāng)粒子恰好運(yùn)動(dòng)到x₁處時(shí)，由動(dòng)能定理得：
q（0-φ₀）=0-$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
解得：v₀=$\sqrt{\frac{q{φ}_{0}}{m}}$，故C錯(cuò)誤
D、若v₀=2$\sqrt{\frac{q{φ}_{0}}{m}}$，粒子運(yùn)動(dòng)到x₃處電勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，由動(dòng)能定理得：
q[0-（-φ₀）]=$\frac{1}{2}{mv}_{m}^{2}$-$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
解得最大動(dòng)能為：$\frac{1}{2}{mv}_{m}^{2}$=3qφ₀．故D正確
故選：AD

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)電勢(shì)φ隨x的分布圖線可以得出電勢(shì)函數(shù)關(guān)系，由電勢(shì)能和電勢(shì)關(guān)系式得出電勢(shì)能的變化．利用動(dòng)能定理列方程解答