14.空间中存在一个静电场,静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线.一个质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力),以初速度v0从坐标原点O点进入电场,沿x轴正方向运动.则下列叙述正确的是( )
A.粒子从O运动到x1的过程中,电势升高,场强方向沿x轴负方向,粒子所受的电场力方向也沿x轴负方向,电场力做负功,粒子做减速运动,故A错误;
B.粒子从x1运动到x3的过程中,电势不断降低,根据正电荷在电势高处电势越大,可知,粒子的电势能不断减小,故B错误;
C.根据电场力和运动的对称性可知:粒子如能运动到x1处,就能到达x4处,当粒子恰好运动到x1处时,由动能定理得
,要使粒子能运动到x4处,粒子的初速度v0至少为
,所以C错误;
D.若,粒子运动到x3处电势能最小,动能最大,由动能定理得
解得最大速度为,故D正确。
根据顺着电场线方向电势降低,判断场强的方向,根据电场力方向分析粒子的运动情况。根据正电荷在电势高处电势越大,判断电势能的变化。粒子如能运动到x1处,就能到达x4处,根据动能定理研究0-x1过程,求解初速度v0。粒子运动到x3处电势能最小,动能最大,由动能定理求解最大速度。
根据电势φ随x的分布图线可以得出电势函数关系,由电势能和电势关系式得出电势能的变化。利用动能定理列方程解答。