Question

如图，平行带电金属板AB间可看作匀强电场，场强E=1.2×102v/m，极板间距离d=5cm，电场中C和D分别到A、B两

Answer 1

解题思路：（1）根据在匀强电场中电势差和场强的关系式U=Ed可求出C和D之间的电势差UCD、B和D之间的电势差UBD、B和C之间的电势差UBC．根据UBD=φB-φD可求出φD．同理可求出φC．（2）根据EP=qφ可知点电荷在C点和在D点的电势能．（3）根据动能定理可知物体的动能未变，则合外力所做的功为0，故要求除电场力以外的力所做的功就必须先求电场力所做的功，而根据WCD=qUCD可求出电场力所做的功．

（1）B板接地，φ_B=0，沿电场方向有

CD之间的距离为：d_CD=d-h_AC-h_BD=5-0.5-0.5=4cm=4×10^-2m，

U_CD=Ed_CD=1.2×10²×4×10^-2=4.8V；

U_DB=Ed_DB=1.2×10²×0.5×10^-2=0.6V，

即：φ_D-φ_B=0.6V，则φ_D=0.6V，

U_CB=Ed_CB=1.2×10²×4.5×10^-2=5.4V，

即φ_C-φ_B=5.4V，φ_C=5.4V；

（2）由E_P=qφ可知点电荷q₁=-2×10^-3C在C点的电势能

E_PC=-2×10^-2×5.4=0.108J，

在D点的电势能E_PD=2×10^-2×0.6=1.2×10^-2J；

（3）将点电荷q₂=2×10^-2C从C匀速移到D时，

电场力所做的功：W=q₂×U_CD=2×10^-2×4.8=9.6×10^-2J，

故除电场以外的力所做的功：W_外=-W=-9.6×10^-2J

答：（1）C和D两点的电势分别为5.4V、0.6V，两点间的电势差U_CD等于4.8V．

（2）点电荷q₁=-2×10^-2C在C和D两点的电势能分别为0.108J和1.2×10^-2J．

（3）除电场力以外的力做功为9.6×10^-2J．

点评：

本题考点： 带电粒子在匀强电场中的运动．

考点点评： 在利用EP=qφ求电势能时电量q和电势φ的正负号一定要保留．根据WCD=qUCD可求出电场力所做的功时电荷是从C点运动到D点．