题目内容

6.匀强电场中的A、B、C三点构成一边长为a的等边三角形,如图所示.电场强度的方向平行于纸面.具有初速度的电子在静电力作用下从B移到A动能减少E0,质子在静电力作用下从C移到A动能增加E0,求匀强电场的电场强度.

分析 根据动能定理可求得BA间和CA间的电势差,判断A、B、C三点的电势差,画出等势面和电场线的分布情况,由公式U=Ed,d是电场线方向两点间的距离求场强.

解答 解:根据动能定理得电子从B到A过程中
-eUBA=-E0
则得:B、A间的电势差${U}_{BA}=\frac{{E}_{0}}{e}$  ①

质子从C到A过程中,eUCA=E0,得${U}_{cA}=\frac{{E}_{0}}{e}$ ②
由①②可知B、C两点电势相等且大于A点电势,即φBC>φA
因为电场为匀强电场,所以BC连线为等势面(如图中虚线),与BC垂直为电场线(如图中实线)
则场强大小为E=$\frac{{U}_{BA}}{acos30°}=\frac{\frac{{E}_{0}}{e}}{\frac{\sqrt{3}}{2}a}=\frac{2\sqrt{3}{E}_{0}}{3ae}$
场强方向垂直BC,并指向A.
答:匀强电场的场强大小为$\frac{2\sqrt{3}{E}_{0}}{3ae}$,方向垂直BC,并指向A.

点评 本题关键要掌握电场力做功公式W=qU、电场强度与电势差的关系公式U=Ed,知道等势线与电场线垂直的关系,并结合动能定理进行求解.

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