Question

15．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^-4 C的点电荷放在A点处，则：该电荷在A点所受的静电力F=6N； A点的电势φ_A=
40V 和该电荷在B点所具有的电势能E_pB=-4.2×10^-2J．

Answer 1

分析 根据E=$\frac{U}{d}$求场强，根据F=qE求静电力F；该电荷在B点所具有的电势能等于从M移到B过程克服电场力做的功．

解答 解：该电荷在A点所受的静电力 F=q$\frac{U}{d}$=$\frac{3×1{0}^{-4}×240}{1.2×1{0}^{-2}}$N=6N
AM间的电势差 U_AM=$\frac{U}{d}$•d_AM=$\frac{240}{1.2×1{0}^{-2}}$×0.2×10^-2=40V
因M板的电势为0，M点的电势等于AM间的电势差U_AM，为40V．
假设把电荷从M移到B点，电场力做功为：
  W=q$\frac{U}{d}$d_MB=-3×10^-4×$\frac{240}{1.2×1{0}^{-2}}$×0.7×10^-2=4.2×10^-2J
电场力做正功，电势能减小，故电荷在B点所具有的电势能为-4.2×10^-2J
故答案为：6 N；40 V；-4.2×10^-2 J．

点评 本题关键掌握三个公式：U=Ed；W=qU；W_AB=E_PA-E_PB；同时明确接地表示电势为零，注意电势能的正负．