Question

18．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，有一静止在A点的质量为m=1×10^-3kg带负电的小球，现加一水平方向的匀强电场使小球由A点运动到B点，电场力做功为W=0.2J，已知A、B两点间距离为L=0.1m，电势差为U_AB=20V．
（1）判断匀强电场的场强方向；
（2）求电场强度的大小；
（3）求小球的电量；
（4）求小球到达B点时的速率．

Answer 1

分析 根据电势的高低判断电场强度的方向，根据E=$\frac{U}{d}$求出电场强度的大小，结合电场力做与电势差的关系求出小球的电量．根据动能定理求出小球到达B点时的速率．

解答 解：（1）因为小球带负电，由A点运动到B点，知A点的电势比B点电势低，可知电场强度的方向水平向左．
（2）电场强度为：E=$\frac{U}{L}$=$\frac{20}{0.1}$=200V/m．
（3）根据W=qU_AB，解得小球的电量为：q=$\frac{W}{{U}_{AB}}$=$\frac{0.2}{-20}$=-0.01C．
（4）根据动能定理得：$W=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$，
解得：v_B=$\sqrt{\frac{2W}{m}}$=$\sqrt{\frac{2×0.2}{1×1{0}^{-3}}}$=20m/s．
答：（1）电场强度的方向水平向左．
（2）电场强度的大小为200V/m．
（3）小球的电量为-0.01C．
（4）小球到达B点的速率为20m/s．

点评 解决本题的关键知道电场力做功与电势差的关系，电势差与电场强度的关系，注意E=$\frac{U}{d}$中，d表示沿电场线方向上的距离．