题目内容
10.如图所示,平行金属带电极板A、B间可看作匀强电场,场强E=1.2×103V/m,极板间距离d=5cm,电场中C和D分别到A、B两板的距离均为1cm,B极板接地,求:(1)C、D两点的电势和两点间的电势差;
(2)点电荷q1=-2×10-3C分别在C和D两点的电势能;
(3)将点电荷q2=2×10-3C从C匀速移到D时外力所做的功.
分析 (1)根据匀强电场中电势差和场强的关系式U=Ed可求出B和D之间的电势差UBD、B和C之间的电势差UBC.根据UBC=φB-φC可求出φC.同理可求出φD.
(2)根据EP=qφ可知点电荷在C点和在D点的电势能.
(3)根据动能定理可知物体的动能未变,则合外力所做的功为0,故要求除电场力以外的力所做的功就必须先求电场力所做的功,而根据WCD=qUCD可求出电场力所做的功.
解答 解:(1)由E=Ud得B和C之间的电势差为:
UBC=EdBC=1.2×103×4×10-2 V=48 V
又因φB=0及UBC=φB-φC,所以 φC=-48 V
同理可得:UDB=EdDB=1.2×103×1×10-2=12V,φD=-12 V
所以 UCD=φC-φD=-36 V.
(2)由Ep=qφ得:
EpC=q1φC=-2×10-3×(-48)J=0.096 J
EpD=q1φD=-2×10-3×(-12)J=0.024 J.
(3)把q2由C匀速移到D,电场力做负功,由于匀速移动,根据动能定理可知,外力做功与电场力做功大小相等.则外力做功为:
W外=-W电=-q2UCD=-2×10-3×(-36)J=0.072 J.
答:(1)C、D两点的电势分别为-48V和-12V,两点间的电势差是-36V;
(2)点电荷q1=-2×10-3C在C和D两点的电势能分别为0.096J和0.024J;
(3)将点电荷q2=2×10-3C从C匀速移到D时外力所做的功是0.072J.
点评 在利用EP=qφ求电势能时电量q和电势φ的正负号一定要保留.根据WCD=qUCD可求出电场力所做的功时电荷是从C点运动到D点,要注意电荷移动方向.
A. | 物体在第2s末运动方向发生变化 | |
B. | 第2s内、第3s内的加速度方向是相同的 | |
C. | 物体在第2s内返回出发点 | |
D. | 在这7s内物体的加速度不变,向正方向运动1m |
A. | 若将a接电源正极,b接负极时,弹簧秤的示数减小 | |
B. | 若将a接正极,b接负极时,弹簧秤的示数增大 | |
C. | 若将b接正极,a接负极时,弹簧秤的示数不变 | |
D. | 若将b接正极,a接负极时,弹簧秤的示数减小 |
A. | 磁感应强度B是反映磁场强弱的物理量 | |
B. | 由B=$\frac{F}{IL}$可知,B与F成正比,与IL成反比 | |
C. | 地磁场北极在地理南极附近,二者不是重合的 | |
D. | 电流与电流,磁极与磁极,磁极与电流之间都是通过磁场发生作用力的 |