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(2013?扬州模拟)空间存在一电场,一带负电的粒子仅在电场力作用下从x1处沿x轴负方向运动,初速度大小为v0,其电势能Ep随坐标x变化的关系如图所示,图线关于纵轴左右对称,以无穷远处为零电势能点,粒子在原点O处电势能为E0,在x1处电势能为E1,则下列说法中不正确的是(  )
分析:根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,场强与电势的关系:E=
△φ
△x
,结合分析图象斜率与场强的关系,即可求得原点O处的电场强度;速度根据能量守恒判断;
根据斜率读出场强的变化,由F=qE,分析电场力的变化,由牛顿第二定律判断加速度的变化.
解答:解:A、根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,场强与电势的关系:E=
△φ
△x
,得:E=
1
q
?
Ep
△x
.Ep-x图象切线的斜率等于
Ep
△x
,根据数学知识可知,坐标原点O处切线斜率为零,则坐标原点O处电场强度为零,故A正确.
B、由图看出,x1、-x1两处的电势能相等,根据能量守恒定律得知,粒子经过x1、-x1处速度相同,故B正确.
C、由x1运动到O过程,根据数学知识可知,图线的斜率先减小后增大,说明场强先减小后增大,由F=qE知,粒子所受的电场力先减小后增大,根据牛顿第二定律得知,加速度先减小后增大,故C错误.
D、根据公式Ep=qφ,可知,该粒子带负电,从x1处到-x1处,电势先降低后升高,电场方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向,电场力先沿x轴正方向后沿x轴负方向,粒子只要能通过原点O,就能一直沿x轴运动,设粒子恰好能到达原点O时的速度为v,则根据能量守恒定律得:
1
2
mv2
=E0-E1,v=
2(E0-E1)
m
,当v0>v时,即v0
2(E0-E1)
m
粒子能够一直沿x轴负方向运动,故D正确.
本题选错误的,故选:C
点评:解决本题的关键要分析图象斜率的物理意义,判断电势和场强的变化,再根据力学基本规律:牛顿第二定律和能量守恒定律进行分析.
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