如图所示,空间的虚线框内有匀强电场,AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离均为0.5cm,其中BB'为零势能面.一个质量为m,带电量为+q的粒子沿AA′方向以初动能Ek自图
问题描述:
如图所示,空间的虚线框内有匀强电场,AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离均为0.5cm,其中BB'为零势能面.一个质量为m,带电量为+q的粒子沿AA′方向以初动能Ek自图中的P点进入电场,刚好从C′点离开电场.已知PA′=2cm.粒子的重力忽略不计.下列说法中正确的是( )
A. 该粒子通过等势面BB'时的动能是1.25Ek
B. 该粒子到达C′点时的动能是2Ek
C. 该粒子在P点时的电势能是Ek
D. 该粒子到达C′点时的电势能是-0.5Ek
答
A、B,粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,有x=v0t,竖直方向做匀加速直线运动有y=
t.vy 2
由题x=2cm,竖直位移为y=1cm,得到vy=v0,v=
v0,该粒子到达C′点时的动能是EK=
2
mv2=2•1 2
m1 2
=2EK.
v
20
由于相邻等势面间的距离相等,电势差相等,动能的增量相等,则该粒子通过等势面BB'时的动能是1.5Ek.故A错误,B正确.
C、BB'为零势能面,由上可知,粒子经过等势面BB'时总能量为是1.5Ek,该粒子在P点时的电势能是1.5Ek-Ek=0.5Ek.故C错误.
D、根据能量守恒得,该粒子到达C′点时的电势能EP=1.5Ek-2EK=-0.5Ek.故D正确.
故选BD