Question

15．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，有三个等势面a、b、c．若φ_a=30V，φ_b=20V，φ_c=5V，则点电荷Q所带的电荷是正电荷（选填“正电荷”或“负电荷”）．若使一带电粒子沿KMN路径穿过电场，则粒子所带的电荷是正电荷（选填“正电荷”或“负电荷”）．若粒子所带电荷量为3.2×10^-19C，则从K到M电场力所做的功为-8×10^-18J，粒子从K到N电势能的变化量为0J．

Answer 1

分析 根据顺着电场线电势降低，分析Q的电性．根据粒子弯曲方向判断所受电场力方向，判断粒子的电性．由公式W=qU求电场力做功的大小，并求出电势能的变化．

解答 解：由题：φ_a=30V，φ_b=20V，φ_c=5V，根据顺着电场线电势降低，可知电场线从Q延伸到无穷远，所以Q带正电．
曲线运动的合力指向曲线的内侧，由图，粒子的轨迹向右弯曲，可知粒子受到了斥力，因此粒子带正电．
粒子从K到M电场力所做的功为 W_KM=qU_KM=q（φ_K-φ_M）=3.2×10^-19×（5-30）J=-8×10^-18J
粒子从K到N电场力所做的功为 W_KN=qU_KN=q（φ_K-φ_N）=3.2×10^-19×（5-5）J=0J，则粒子从K到N电势能的变化量为0J．
故答案为：正电荷，正电荷，-8×10^-18，0．

点评 本题是电场中轨迹问题，首先根据轨迹弯曲方向判断粒子受到的电场力方向．然后根据电场力做功做功公式和动能定理研究电势能的大小关系．