题目内容

15.如图所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等实面,且相邻等势面间的电势差相等.一正电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处的动能为零.现取B等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为2J时的动能是多少?(不计重力和空气阻力)

分析 粒子运动过程中只有电场力做功,故电势能和动能相互转化,电势能和动能之和守恒;电场力做功等于电势能的减小量,合力做功等于动能的增加量.

解答 解:从A到C过程,动能减小20J,根据动能定理,电场力做功-20J,故电势能增加20J,由于B点电势为零,故C点的电势能为10J,A点的电势能为-10J,故总的能量为:E=10+0=10J;
粒子运动过程中只有电场力做功,故电势能和动能之和守恒,为10J;
故电势能为2J时,动能为8J;
答:此电荷的电势能为2J时的动能是8J.

点评 本题关键是明确粒子的受力情况、运动情况和能量的转化情况,结合功能关系分析即可.注意明确只有电场力做功时,电势能和动能之和不变.

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