静电场在x轴上的电势φ随x的变化关系如图所示,带正电的点电荷只受电场力作用下沿x轴正向运动,则点电荷 ( )
A.由x1运动到x3的过程中电势能先减小后增大
B.由x1运动到x3的过程中加速度不断增大
C.在x1处和x4处的加速度方向相反
D.可能在x2和x4之间往复运动
考点:电势差与电场强度的关系;电势能.
专题:电场力与电势的性质专题.
分析:在φ﹣x图象中,斜率代表的是场强的大小,由牛顿第二定律确定加速度,根据电场力做功为W=qU可以判断电场力做功情况
解答: 解:A、从由x1运动到x3的过程,根据电场力做功为W=qU可以判断,电场力做正功,电势能减小,故A错误;
B、在φ﹣x图象中,斜率代表的是场强的大小,故场强越来越小,受到的电场力越来越小,故加速度越来越小,故B错误;
C、斜率的方向代表场强的方向,由图可知,斜率方向相反,加速度方向相反,故C正确;
D、从x2和x4之间,电场力做正功,速度不可能减为零,故不可能做往复运动,故D错误;
故选:C
点评:解决本题的关键是通过φ﹣x确定电场的大小,以及会根据电场力做功判断电势能的变化
场强与电势差的关系:
(1)大小关系
或,公式表明,匀强电场的电场强度在数值上等于沿电场强度方向上单位距离的电势差,正是依据这个关系,规定电场强度的单位是V/m。
(2)适用条件只能用在匀强电场中进行定量计算,在非匀强电场中,E是电势差随空间的变化率,用得到的是AB间场强的平均值。
(3)方向关系场强的方向就是电势降低最快的方向。只有沿场强方向,在单位长度上的电势差最大,也就是说电势降低最快的方向为电场强度的方向。但是,电势降低的方向不一定是电场强度的方向。
(4)匀强电场中的三个推论
①匀强电场中相互平行的直线上(包括同一直线) 距离相等的点电势差相同。
②匀强电场中相互平行的直线上,若A、B两点间距离是C、D两点间距离的n倍,则A、B两点间电势差是C、D两点间电势差的n倍,即当时,
③在匀强电场中同一直线上,若B是A、C的中点,则B点电势等于A、C两点电势的算术平均值,即
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