一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是
A.x1处电场强度最小,但不为零
B.粒子在0~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
C.若x1、x3处电势为1、3,则1<3
D.x2~x3段的电场强度大小方向均不变
D
【解析】
EP-x图像的斜率表示粒子所受电场力F,根据F=qE可知x1处电场强度最小且为零,故A错误;
B、粒子在0~x2段切线的斜率发生变化,所以加速度也在变化,做变速运动, x2~x3段斜率不变,所以做匀变速直线运动,故B错误;
C、带负电的粒子从x1到x3的过程中电势能增加,说明电势降低,若x1、x3处电势为1、3,则1>3,故C错误;
D、x2~x3段斜率不变,所以这段电场强度大小方向均不变,故D正确;
故选D
点睛:EP-x图像的斜率表示粒子所受电场力F,根据F=qE判断各点场强的方向和大小,以及加速度的变化情况.至于电势的高低,可以利用结论“负电荷逆着电场线方向移动电势能降低,沿着电场线方向移动电势能升高”来判断.
电场的能的性质:
电场力做功的特点在电场中移动电荷时,电场力对电荷做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷的运动路径无关。这一点与重力做功的情况类似。沿任一闭合路径移动一周,电场力所做的总功为零。
电势高低的比较方法:
(1)根据电场线或等势面判断。沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)利用电势差的正负判断。判断出的正负,再由比较的大小。若,则;则
(3)利用场源电荷判断。取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。点电荷电场中某固定点的电势与场源电荷的电性及电荷量有关。场源电荷带正电时,电荷量越大.该点电势越高;场源电荷带负电时则相反。
(4)利用电势叠加判断。苦有多个场源电荷时,每个场源电荷产生的电场中的电势已知或易于判断,可将每个电场的电势先判断后叠加从而得到总电势。
(5)根据电场力做功来判断。正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况正好相反。
(6)根据电势能判断。正电荷在电势高处电势能较大,负电荷在电势低处电势能较大。
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