Question

如图所示，在匀强电场中，有a、b、c三点，ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一电子（电荷量为e=1.6×10^-19C）从a移到b电场力做功为W_ab=3.2×10^-18J求：
（1）匀强电场的场强大小及方向．
（2）电子从b移到c，电场力对它做功．
（3）设φ_a=0，则电子在c点的电势能为多少？
（4）a、c两点的电势差等于多少？

Answer 1

分析：（1）电子从a移到b电场力做正功，可知电场力方向向右，由此判断电场强度方向．由W=qEd求解E的大小．
（2）电子从b移到c，电场力对它做功W=qEbccos60°．
（3）根据电场力做功，求出a与c电势能的差，再由φ_a=0，求出电子在c点的电势能．
（4）由U=

W

q

求解a、c两点的电势差．

解答：解：（1）电子从a移到b电场力做正功，可知电场力方向向右，则电场强度方向水平向左．
     由W_ab=qEab，得E=

Wab

qab

=400V/m
    （2）电子从b移到c，电场力做功W_bc=qEbc?cos60°=3.84×10^-18J
    （3）电子从a移到c，电场力做功W_ac=W_ab+W_bc=7.04×10^-18J
         电子电势能减小7.04×10^-18J．
     设φ_a=0，则电子在c点的电势能为-7.04×10^-18J．
    （4）a、c两点的电势差U_ac=

Wac

q

=-44V．
答：（1）匀强电场的场强大小为400V/m，方向水平向左．
   （2）电子从b移到c，电场力对它做功3.84×10^-18J．
   （3）设φ_a=0，则电子在c点的电势能为-7.04×10^-18J．
   （4）a、c两点的电势差等于-44V．

点评：本题考查对电场中基本物理量的分析和计算能力．注意在涉及电势能的公式物理量一般代入符号运算，涉及电场力的公式一般不代入符号运算．