题目内容
【题目】如图所示,两个大平行金属板M、N间距离d=1.2cm,两板接在电压U=240V的电源上,M板接地,板间A点距M板0.2cm,B点距N板0.5cm。一个q=﹣3×10﹣4C的电荷放在A点处,试求:
(1)该电荷在A点所受的静电力;
(2)该电荷在A点所具有的电势能和A点的电势;
(3)若该电荷由A点运动到B点,静电力做多少功,是正功还是负功。
【答案】(1)6 N 方向竖直向下;(2)1.2×10﹣2 J ﹣40 V;(3)3×10﹣2 J,是负功。
【解析】
(1)平行金属板间为匀强电场,且方向竖直向上,电场强度大小为
所以电荷在A点所受的静电力:F=qE=3×10﹣4×2.0×104 N=6 N,方向竖直向下。
(2)金属板M的电势为零,即φM=0,则有
UMA=EdMA=2.0×104×0.2×10﹣2 V=40 V
又因UMA=φM﹣φA
所以φA=﹣40 V
电荷在A点的电势能:EpA=qφA=﹣3×10﹣4×(﹣40)J=1.2×10﹣2 J
(3)电荷从A点运动到B点,静电力做的功为
WAB=qEdAB
又因dAB=d﹣dBN﹣dAM=0.5 cm。
解得:WAB=﹣3×10﹣2 J,为负功。
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