Question

3．在匀强电场中，将一电荷量为2×10^-5C的负电荷由M点移到N点，其电势能增加了10^-3J，已知M、N间的距离为2cm，两点连线与电场线（方向未知）成60°角，如图所示．
（1）在图上标出电场线的方向
（2）M、N两点间的电势差U_MN等于多少？设M点电势为0，则N点电势φ_N等于多少？
（3）该匀强电场的场强为多大？

Answer 1

分析 （1）根据电场力做功情况进行分析，明确电场力的方向，从而判断电场线的方向；
（2）根据电场力做功与电势能的变化关系求出电场力所做的功，再根据W=Uq可求得MN间的电势差，再根据电势与电势差的关系可求得N点电势；
（3）由U=Ed可求得电场强度．

解答 解：（1）电势能增加说明电场力做负功，所以电场力方向水平向左，而电场线方向与负电荷所受电场力方向相反，所以电场线方向向右

（2）由M点移到N点，增加的电势能等于克服电场力做的功，即
qU_MN=△E_P=10^-3J
q=-2×10^-5C
解得：U_MN=50V
计算得U_MN=φ_M-φ_N
当M点电势为0时，则有
0-φ_N=50V，
所以φ_N=-50V
（3）匀强电场电势差为：U_MN=Ed=EL_MNcos60°
代入可得：E=5000V/m
答：（1）如图所示；
（2）M、N两点间的电势差U_MN等于50V；设M点电势为0，则N点电势φ_N等于-50V；
（3）该匀强电场的场强为5000V/m

点评 本题考查电场力做功和电势差的关系、匀强电场电势差和电场强度的关系，要注意明确电场力做功与电势能的变化之间的关系，同时明确U=Ed公式中的d为沿电场线方向上的距离．