高中物理高考 专题三 第一讲　电场　带电粒子在电场中的运动—2021届高考物理二轮总复习课件

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1.(2020全国Ⅲ卷)如图所示,∠M是锐角三角形PMN最大的内角,电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点。下列说法正确的是(　　)A.沿MN边,从M点到N点,电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边,从M点到N点,电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从M点移动到N点,电场力所做的总功为负
答案 BC解析 本题以点电荷的电场为背景,意在考查静电场的电场强度分布规律和电势、电势能、电场力做功的关系。沿MN边,从M点到N点,距P点的距离先变小后变大,P点的点电荷带正电,电场强度E= ,越靠近P点,电场强度越大,电势越大,所以电场强度先变大后变小,电势先变大后变小,选项A错误,选项B正确;正电荷在电势高的位置电势能也大,所以正电荷在M点的电势能大于其在N点的电势能,选项C正确;将正电荷由电势能大的M点移到电势能小的N点,电场力做正功,选项D错误。
情境剖析 本题属于基础性题目,以“点电荷周围电场强度和电势规律”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题考查静电场的电场强度分布规律和电势、电势能、电场力做功的关系,对考生的理解能力和逻辑推理能力有一定要求,较好地考查了考生的电场这一物质观念和科学推理等素养。
2.(2018全国Ⅰ卷)如图,三个固定的带电小球a,b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则(　　)
答案 D解析 由题意知,小球c处在直角三角形的直角上,如果a、b为同种电荷,对小球c的库仑力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b连线,
情境剖析 本题属于综合性、应用性题目,以“带电小球的库仑力”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过考查库仑定律,较好地考查了考生的科学推理和科学论证素养,对考生的理解能力和逻辑推理能力有一定要求。
3.(2020山东卷)真空中有两个固定的带正电的点电荷,电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线,以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图所示。以下说法正确的是(　　)A.a点电势低于O点B.b点电势低于c点C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能
答案 BD解析 试探电荷在O点仅在电场力作用下保持静止,则其所受合力为零。若将试探电荷向左移动少许,则其将在静电力作用下向左运动,静电力做正功,电势能减少,试探电荷带负电,故由O向a运动过程中电势升高,同理由O向c运动过程中电势升高,所以ac连线上O点电势最低。bd连线上由电势的叠加可知,O点电势最高,所以选项A错误,B正确。因为φa>φb,φc>φd,试探电荷带负电,所以Epa情境剖析 本题属于应用性题目,以“两个点电荷产生电场的叠加”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题考查电势、电势能与电场力做功的关系,对考生的理解能力和逻辑推理能力有一定要求,较好地考查了考生的科学推理素养。
4.(多选)(2017全国Ⅰ卷)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wa b、Wb c和Wc d。下列选项正确的是(　　)A.Ea∶Eb=4∶1B.Ec∶Ed=2∶1C.Wa b∶Wb c=3∶1D.Wb c∶Wc d=1∶3
答案 AC解析 由题图知,ra∶rb∶rc∶rd=1∶2∶3∶6,电场强度E= ,故Ea∶Eb=4∶1,A项正确。Ec∶Ed=4∶1,故B项错误。根据Uab=φa-φb,由题图知,Uab∶Ubc∶Ucd=3∶1∶1,由做功Wab=qUab,故Wab∶Wbc=3∶1,C正确。Wbc∶Wcd=1∶1,D项错误。
情境剖析 本题属于综合性、应用性题目,以“电势与点电荷距离的关系图像”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过图像考查电场的基本性质,较好地考查了考生的科学推理、科学论证素养,对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。
5.(2020全国Ⅰ卷)在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小。(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?
情境剖析 本题属于综合性、应用性题目,以“带电粒子在有界匀强电场中的偏转”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过考查带电粒子在匀强电场中偏转的运动规律,较好地考查了考生的模型建构、科学推理、科学论证等素养,对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。
考法1　电场的叠加、电场强度、电势的理解 解题策略　电场强度、电势、电势能的表达式及特点对比
【典例1】(多选)(2019全国Ⅲ卷)如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则(　　)A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
答案 BC解析 取无穷远处电势为0,a点距-q近,距q远,电势为负数;b点距q近,距-q远,电势为正数,b点电势大于a点电势,A错误。电势能Ep=qφ,负电荷在电势小处电势能大,即负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能,将负电荷从a点移到b点,电势能减小,D错误。正电荷的电场强度沿半径向外,负电荷的电场强度沿半径向内,E= ,点电荷q在a点的电场强度与点电荷-q在b点的电场强度相同,大小和方向都一样;点电荷q在b点的电场强度与点电荷-q在a点的电场强度相同,大小和方向都一样,则a点的合电场强度与b点的合电场强度相同,B、C正确。
思维点拨 根据对称性和叠加原理分析各物理量的关系。解题策略策略1:电势高低的比较(1)根据电场线方向,沿着电场线方向,电势越来越低;(2)根据电势的定义式 ,即将+q从电场中的某点移至无穷远处电场力做功越多,则该点的电势越高;(3)根据电势差UAB=φA-φB,若UAB>0,则φA>φB,反之φA<φB。策略2:电势能变化的判断(1)根据电场力做功判断,若电场力对电荷做正功,电势能减少;反之则增加。即WAB=-ΔEp。(2)根据能量守恒定律判断,电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程,若只有电场力做功,电荷的电势能与动能相互转化,而总和保持不变,即当动能增加时,电势能减少。
1.(多选)(2020全国Ⅱ卷)如图所示,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等。则(　　)A.a、b两点的电场强度相等B.a、b两点的电势相等C.c、d两点的电场强度相等D.c、d两点的电势相等
答案 ABC解析 采用微元法,在等量异种点电荷形成的电场中,以两点电荷连线与中垂线交点为圆心,以小于两点电荷之间连线的任一距离为直径作圆,则此圆直径两端点处的合电场强度是相同的。在此圆环直径端点取等量异种点电荷,在两点电荷形成的电场中,根据前面的分析可知,a、b两点电场强度相等,c、d两点电场强度相等。故在圆环中所有电荷形成的电场中,a、b两点的电场强度相等,c、d两点的电场强度相等,A、C正确。在圆环竖直方向取等量异种电荷,a、b位于中垂线上,两点电势都为0,B正确。c位置靠近正电荷,电势大于0,d位置靠近负电荷,电势小于0,D错误。
2.(2020山东济南高三5月二模)如图所示为某电场中的一条电场线,线上有A、B、C三点,B点是A、C的中点。电子在A点的电势能为4 eV,在C点的电势能为10 eV,下列说法正确的是(　　)A.B点电场强度的方向一定由C指向AB.B点电场强度的方向一定由A指向CC.B点的电势一定小于-7 VD.B点的电势一定大于-7 V
答案 B解析 根据题意可知,电子在A点的电势能更低,则说明A点的电势更高,所以电场线由A指向C,则B点电场强度的方向一定由A指向C,选项A错误、B正确;根据电势的定义可知,φA=-4 V、φC=-10 V,如果电场为匀强电场,则有φB-φA=φC-φB,得φB=-7 V,本题无法确定该电场是什么电场,故无法确定B点的电势,选项C、D错误。
3.(2020山东高三下学期枣庄一中、高密一中、莱西一中在线联考)如图所示,在真空中的M、N两点分别放置等量的异种电荷+q、-q,在通过M、N两点的竖直平面内相对于MN对称取一个圆形路径ABCD,圆心在MN连线的中点,两条直径AC
与BD相互垂直,且AC与MN共线。设想将一个电子沿路径ABCDA顺时针方向运动一周,则以下分析正确的是(　　)A.沿ABC,电场的电势降低,电子的电势能减小B.沿BCD,电场力对电子先做正功,后做负功,总功为零C.沿BCD,电子的电势能先增大,后减小,电势能的变化总量为零D.沿CDA,电场的电势升高,电子的电势能增大
答案 C解析 由等量异种点电荷的电场线分布和等势面特点可以知道,直径BD所在的竖直平面为等势面,设为零电势面,则BD左边电势大于零,BD右边电势小于零,沿ABC电势逐渐降低;电子带负电荷,对负电荷来说电势越低电势能越大,所以电子沿ABC运动,电势能增加;沿BCD电势先降低后升高,所以电场力对电子先做负功,后做正功,总功为零,所以电子的电势能先增大,后减小,电势能的变化总量为零;沿CDA电势逐渐升高,所以电子的电势能减小,故选项A、B、D错误,选项C正确。
考法2　匀强电场特点及应用 方法技巧　解答匀强电场性质有关问题的几个技巧(1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势升高或降低都是均匀的,故在同一直线上间距相同的两点间电势差大小相等。如果把某两点间的距离等分为n段,则每段两端点的电势差大小等于原电势差的 ,采用这种等分间距求解电势问题的方法,叫等分法。(2)若已知匀强电场中某几点的电势,要求其他点的电势时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点。等分法也常用在画电场线的问题中。(3)在匀强电场中,相互平行的相等线段的两端点电势差相等。
【典例2】(多选)(2018全国Ⅱ卷)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列
说法正确的是(　　)A.此匀强电场的电场强度方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为C.若c、d之间的距离为L,则该电场的电场强度大小一定为D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差
思维点拨 正电荷的电势能减小时,一定是由高电势的地方向低电势的地方移动,但不一定是沿着电场线移动,在匀强电场中,沿任意直线方向电势都是均匀变化的。
4.(2020山东烟台高三模拟)如图所示,在xOy平面内有一匀强电场,以坐标原点O为圆心的圆与x、y轴的交点分别为a、b、c、d,从坐标原点O向纸面内各个方向以等大的速率射出电子,可以到达圆周上任意一点,而到达b点的电子动能增加量最大。则(　　)A.电场线与x轴平行B.a点电势大于c点电势C.在圆周上的各点中,b点电势最高D.电子从O点射出至运动到b点过程中,其电势能增加
答案 C解析 从坐标原点O到达b点的电子动能增加量最大,即电场力做的正功最多,故b点电势最高,则电场线与y轴平行,选项A错误、C正确;x轴与电场线垂直,为等势线,a点电势等于c点电势,选项B错误;电子从O点射出至运动到b点的过程中,动能增加,电势能减小,选项D错误。
5.(多选)如图所示,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,∠ABC=∠CAB=30°,BC=2 m,已知电场线平行于ABC所在的平面,一个电荷量q=-2×10-6 C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了1.2×10-5 J,由B移到C的过程中电场力做功6×10-6 J,为方便计算,设B点电势为0,下列说法正确的是(　　)A.B、C两点的电势差UBC=3 VB.A点的电势低于B点的电势C.负电荷由C点移到A点的过程中,电势能减少D.该电场的电场强度为1 V/m
规律方法　1.平行板电容器动态变化问题的两种情况
2.分析平行板电容器的动态变化问题时的两个关键点 (1)确定不变量:首先要明确动态变化过程中的哪些量不变,一般情况下是电荷量不变或板间电压不变。
【典例3】(2020北京朝阳区高三期末)如图所示,平行板电容器极板与水平面成θ角放置,充电后与电源断开。有一质量为m、电荷量为q的小球,从极板左侧沿水平方向飞入电场并沿直线飞出。下列推断正确的是(　　)A.小球做匀速直线运动B.仅使小球的电荷量加倍,小球依然做直线运动C.仅使两板间距加倍,小球依然做直线运动D.仅使电容器转至水平,小球依然做直线运动
破题正确分析不同情况下小球的受力情况是解答本题的关键。电容器极板倾斜时电场力竖直方向的分力与重力平衡,电场力的水平分力使小球加速,此时若只增大小球的电荷量或只旋转电容器极板,则小球无法继续做直线运动。
6.(多选)如图为某一电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动,连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化,进而能测出电容的变化,最后就能探测到物体位移的变化,若静电计上的指针偏角为θ,则被测物体(　　)A.向左移动时,θ增大B.向右移动时,θ增大C.向左移动时,θ减小D.向右移动时,θ减小
7.如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零,可以视为短路;反向电阻无穷大,可以视为断路)连接,电源负极接地,初始时电容器不带电,闭合开关S稳定后,一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向下移动,且P点的电势会降低B.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且P点的电势会降低C.将下极板上移,带电油滴将向上运动D.断开开关S,带电油滴将向下运动
解析 根据C= 及Q=CU知,当减小极板的正对面积时,电容C减小,但由于二极管具有单向导电性,题图中的电容器只能充电不能放电,所以电容器所带电荷量不会减小,根据公式E= 可得E= ,由此可得电场强度E变大,油滴所受电场力变大,则带电油滴会向上移动,P点与下极板的距离不变,因E变大,故P点的电势升高,选项A、B错误;由以上分析可知将下极板上移,极板间距离减小,电容器的电容C变大,电容器所带的电荷量Q变大,电容器充电,电场强度变大,带电油滴向上运动,选项C正确;断开开关S,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,电容器所带电荷量Q不变,电容C不变,电压也不变,电容器两极板间的电场强度不变,故油滴仍然处于静止状态,选项D错误。
8.(2020山东等级考模拟)如图所示,平行板电容器的两极板水平放置,滑动变阻器的阻值为R,定值电阻的阻值为R0。闭合开关S,当R=0.5R0时,极板带电荷量为Q0,一电子水平射入电容器两极板之间的匀强电场,经水平距离x0后打到极板上;当R=2R0时,极板带电荷量为Q,电子仍以相同速度从同一点射入电场,经水平距离x 后打到极板上。不计电子重力,以下关系正确的是(　　)A.Qx0B.Q>Q0,x>x0C.QQ0,x【典例4】如图甲所示,质量为m、电荷量为e的电子由静止经加速电压U1加速后,在水平方向沿O1O2垂直进入偏转电场。已知形成偏转电场的平行板电容器的极板长为L(不考虑电场边缘效应),两极板间距为d,O1O2为两极板的中线,P是足够大的荧光屏,且屏与极板右边缘的距离也为L。不计电子重力。
(1)求电子进入偏转电场时的速度v的大小;(2)若偏转电场两板间加恒定电压,电子经过偏转电场后正好打中屏上的A点,A点与极板M在同一水平线上,求偏转电场所加电压U2;(3)若偏转电场两板间的电压按如图乙所示做周期性变化,要使电子经加速电场后在t=0时刻进入偏转电场,然后水平击中A点,试确定偏转电场电压U0以及周期T分别应该满足的条件。
破题电子重力不计,在加速电场中由动能定理可求进入电场的速度;两极板加恒定电压时,电子进入电场后沿水平方向是匀速直线运动,竖直方向是匀加速直线运动;两极板加周期性变化的电压时,电子进入电场后沿水平方向仍是匀速直线运动,竖直方向上,匀加速直线运动和匀减速直线运动交替出现,但位移方向始终不变;电子出电场后都是做匀速直线运动。
规律总结 带电粒子在电场中运动问题的分析思路(1)首先分析粒子的运动规律,区分是在电场中的直线运动问题还是偏转运动问题。(2)对于直线运动问题,可根据对粒子的受力分析与运动分析,从以下两种途径进行处理:①如果是带电粒子受恒定电场力作用下的直线运动问题,应用牛顿第二定律找出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等。②如果是非匀强电场中的直线运动,一般利用动能定理研究全过程中能量的转化,研究带电粒子的速度变化、运动的位移等。
(3)对于曲线运动问题,一般是类平抛运动模型,通常采用运动的合成与分解方法处理。通过对带电粒子的受力分析和运动规律分析,借助运动的合成与分解,寻找两个分运动,再应用牛顿运动定律或运动学方程求解。(4)当带电粒子从一个电场区域进入另一个电场区域时,要注意分析带电粒子的运动规律的变化及两区域电场交界处的有关联的物理量,这些关联量往往是解决问题的突破口。
9.(多选)(2018全国Ⅲ卷)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动。在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是(　　)A.a的质量比b的大B.在t时刻,a的动能比b的大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等
10.(多选)(2020陕西西安高三下学期模拟)两块水平平行放置的导体板如图1所示,大量电子(质量m、电荷量e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入。当两板均不带电时,这些电子通过的时间为3t0;当在两板间加如图2所示的周期为2t0,幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过。则(　　)A.这些电子通过水平放置的导体板时,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最大值为B.这些电子通过水平放置的导体板时,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最小值为C.侧向位移分别为最大值和最小值时,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为8∶3D.侧向位移分别为最大值和最小值时,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为16∶13
1.φ-x图像(1)φ-x图像上某点切线的斜率的绝对值表示电场强度的大小,φ-x图像存在极值,其切线的斜率为零,则对应位置处电场强度为零。(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后进行判断。
2.Ep-x图像(1)根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功;电势能增加,电场力做负功。(2)根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。3.E-x图像在给定了电场的E-x图像后,可以由图像确定电场强度的变化情况,E>0表示电场强度沿正方向,E<0表示电场强度沿负方向;E-x图像与x轴所围成的面积表示电势差,如果取x=0处为零电势点,则可由图像的面积分析各点电势的高低,综合分析粒子的运动,进一步确定粒子的电性、电场力做功及粒子的动能变化、电势能变化等情况。
【典例】某空间存在一个与x轴平行的电场,电场中的电势φ在x轴上的分布如图所示,下列说法正确的是(　　)A.在x轴上,从x1到x2电场强度方向向左B.在x轴上,从x1到x2电场强度先增大后减小C.把一负电荷沿x轴正向从x1移到x2,电场力先减小后增大D.把一负电荷从x1移到x2,电场力做负功
思维点拨 φ-x图像的斜率表示电场强度的大小和方向,图像也反映电势的高低。
答案 C解析 在x轴上,从x1到x2电势先降低后升高,可知电场强度方向先向右后向左,A项错误;φ-x图像的斜率等于电场强度,可知从x1到x2电场强度先减小后增大,B项错误;由F=qE知把一负电荷沿x轴正向从x1移到x2,电场力先减小后增大,C项正确;由Ep=qφ知把一负电荷从x1移到x2电势能减小,电场力做正功,D项错误。
1.(多选)(2020山东等级考模拟)在x轴附近固定有两个点电荷Q1和Q2,其连线与x轴平行。以无穷远处为零电势点,测得x轴上各点的电势φ随坐标x的分布如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.x2处的电场强度为零B.Q1和Q2带有异种电荷C.将试探电荷+q从x1沿x轴正方向移到x3的过程中,电势能先增大后减小D.将试探电荷+q从x1沿x轴正方向移到x3的过程中,电势能先减小后增大v
答案 BD解析 φ-x图像斜率表示电场强度,由图可知,x2处的电场强度不为零,选项A错误;无穷远处电势为零,图中有电势为正的地方,故存在正电荷,又有电势为负的地方,故也存在负电荷,所以Q1和Q2带有异种电荷,选项B正确;由图像可知,从x1沿x轴正方向到x3的过程中,电势先减小后增大,根据正电荷在电势高处电势能大,知将试探电荷+q从x1沿x轴正方向移到x3的过程中,电势能先减小后增大,选项C错误、D正确。
2.(多选)如图所示为沿x轴方向的电场强度E随位置x变化的关系图像,在x轴负方向上的图像近似是直线,x轴正方向为电场强度的方向,电子的电荷量为e(e>0)。则下列说法正确的是(　　)
A.原点O处的电势最高,-x1处的电势最低B.电子在-x2处和x1处的电势能相等C.将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处,电子的电势能增加D.将电子沿x轴从坐标原点O移到-x1处,电场力做的功为 eE0x1
答案 CD解析 电场线沿x轴正方向,由沿着电场线方向电势降低知,A错误;在E-x图像中,图像与x轴所围成的面积表示电势差,由图像可以得出-x2处与x1处存在电势差,所以电子在-x2处和x1处具有的电势能不相等,B错误;将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处,电子克服电场力做功,电子的电势能增加,C正确;坐标原点O与-x1处之间的电势差为 E0x1,所以将电子沿x轴从坐标原点O移到-x1处,电场力做的功为 eE0x1,D正确。
3.(2020湖南衡阳高三模拟)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变化关系如图所示,其中O~x2段是关于直线x=x1对称的两条直线段,x2~x3段是曲线,则下列说法正确的是(　　)
A.x1处电场强度最小B.在O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3<φ2=φ0<φ1C.O~x2段带电粒子做匀变速直线运动D.O~x1段电场方向不变,大小变,x1~x3段的电场强度大小方向均不变
答案 B为与O~x1段相等,故此时电场强度并不是最小的,选项A错误;根据电势能与电势的关系:Ep=qφ,粒子带负电,q<0,知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有φ3<φ2=φ0<φ1,选项B正确;由图可知,O~x1段和O~x2段电场方向相反,故加速度并不相同,不是一直做匀变速运动,选项C错误;O~x1段电场方向不变,大小不变,x2~x3段图像的斜率减小,故电场强度大小减小,选项D错误。