如图所示，半径R=0.5m的14圆弧接受屏位于电场强度方向向下的匀强电场中，OB水平，一质量为m=10-4kg，带电荷量为q=8.0×10-5C的粒子从与圆弧圆心O等高且距O点0.3m的A点以初速度v0=3m/s水平射出，

Question

如图所示，半径R=0.5m的(1)/(4)圆弧接受屏位于电场强度方向向下的匀强电场中，OB水平，一质量为m=10^-4kg，带电荷量为q=8.0×10^-5C的粒子从与圆弧圆心O等高且距O点0.3m的A点以初速度v₀=3 m/s水平射出，粒子重力不计，粒子恰好能垂直打到圆弧曲面上的C点（图中未画出），取C点电势ϕ=0，则（　　）

A．该匀强电场的电场强度E=100 V/m
B．粒子在A点的电势能为8×10^-5J
C．粒子到达C点的速度大小为3√(2) m/s
D．粒子速率为4m/s时的电势能为4.5×10^-4 J

Answer 1

A、粒子在电场力作用下做类平抛运动，因粒子垂直打在C点，由类平抛运动规律知：
C点速度方向的反向延长线必过O点，且OD=AO=0.3m，DC=0.4m，即有：AD=v₀t，DC=(1)/(2)(qE)/(m)t²，
联立并代入数据可得：E=25N/C，故A错误；
B、因U_DC=E•DC=10V，而A、D两点电势相等，所以φ_A=10V，即粒子在A点的电势能为：E_p=qφ_A=8×10^-4J，故B错误；
C、从A到C由动能定理知：qU_AC=(1)/(2)mv_C²-(1)/(2)mv₀²，
代入数据得：v_C=5m/s，故C错误；
D、粒子在C点总能量：E_C=(1)/(2)mv_C²=(1)/(2)×10^-4×5²=1.25×10^-3J，由能量守恒定律可知，粒子速率为4m/s时的电势能为：E_p′=E_C-(1)/(2)mv²=1.25×10^-3-(1)/(2)×10^-4×5²=4.5×10^-4J，故D正确．
故选：D．