选择题6.0分
理综

5.一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经BC运动到D点,其“速度—时间”图象如图所示。分析图象后,下列说法正确的是(    )

A

B、D两点的电场强度和电势一定都为零

B

A处的电场强度大于C处的电场强度

C

粒子在A处的电势能小于在C处的电势能

D

AC两点的电势差大于BD两点间的电势差

正确答案及相关解析

正确答案

BC

解析

A.速度图象的斜率等于加速度,由运动的速度--时间图象可看出,带正电的粒子的加速度在B点与在D点的加速度为零,由于粒子带正电,从图中可以看出粒子从A到B粒子的速度减小,则动能减小,粒子的电势能增大,粒子应向高电势运动,从B到D粒子速度又增大,则动能增大,粒子的电势能减小,粒子应向电势低的地方运动,故B、D两点电场强度为零,但B点的电势高于D的电势,故A错误; 

B.从图象中可以看出A点的斜率大于C点的斜率,即粒子在A点的电场力大于C点的电场力,由,可知,.A处的电场强度大于C处的电场强度,故B正确; 

C.粒子在A处的速度大于C处的速度,所以粒子在A处的动能大于在C处的动能,粒子从A运动到C处时,电场力做负功,电势能增大,所以粒子在A处的电势能小于在C处的电势能,故C正确; 

D.由图可知粒子在A处与D处的速度大小相等,由动能定理可知,粒子从A到D电场力不做功,故A与D两点电势相等,粒子从B经C到D,电场力做正功,粒子电势能减小,而粒子带正电,所以B、D两点的电势差大于A、C两点的电势差,故D错误;

考查方向

本题考察到了电场力做功的计算和电场力做功与电势能的关系,其关系为:电场力对电荷做正功时,电荷的电势能减少;电荷克服电场力做功,电荷的电势能增加,电势能变化的数值等于电场力做功的数值,从图象分析电荷在电场中移动时,电场力做的功与移动的路径无关,只取决于起止位置的电势差和电荷的电量的问题。

解题思路

从图象可以看出,粒子做的是非匀变速直线运动,可得出受到的电场力不恒定,由带正电的粒子仅在电场力作用,有图线斜率代表加速度,有牛顿第二定律得知电场力的大小关系,从而得到电场强度的大小关系.由运动过程中,动能减少后增加,势能增加后减小,所以可判断出粒子的电势能大小变化情况。

易错点

图象中图线的斜率的物理含义,电场力做功与电势能之间的变化关系。