Question

14．如圖所示，在正的點(diǎn)電荷Q的電場中有a、b兩點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷Q的距離r₁＜r₂．求：
（l）a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高？
（2）將一負(fù)電荷放在a、b兩點(diǎn)，哪點(diǎn)電勢能較大？
（3）若a、b兩點(diǎn)問的電勢差為100V，將電荷量為3.2×10^-19C由a點(diǎn)移到b點(diǎn)是電場力對電荷做功還是電荷克服電場力做功？做功多少？

Answer 1

分析 （1）沿著電場線的方向電勢逐漸降低，點(diǎn)電荷周圍的等勢面是一簇簇球面．根據(jù)這一規(guī)律判斷a、b兩點(diǎn)的電勢關(guān)系．
（2）根據(jù)負(fù)電荷在電勢高處電勢能小、在電勢低處電勢能大，分析電勢能的大�。�
（3）根據(jù)W=qU求出電場力所做的功，將q的正負(fù)，電勢差的正負(fù)代入計(jì)算

解答 解：（1）由正點(diǎn)電荷的等勢面特點(diǎn)可知，越靠近正點(diǎn)電荷，電勢越高，則知a點(diǎn)的電勢較高．
（2）由上可知 φ_a＞φ_b，則a、b間電勢差 U_ab＞0，當(dāng)把負(fù)電荷從a點(diǎn)移往b點(diǎn)，電場力做功 W_ab=qU_ab＜0，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故負(fù)電荷在b點(diǎn)電勢能較大．
（3）若U_ab=100V，二價(jià)負(fù)離子電量 q=-2×1.6×10^-19C，將該離子從a點(diǎn)移往b點(diǎn)，電場力做功為：
W_ab=qU_ab=-3.2×10^-17J，
即克服電場力做功3.2×10^-17J
答：（1）a點(diǎn)的電勢較高．
（2）負(fù)電荷在b點(diǎn)電勢能較大．
（3）將電荷量為3.2×10^-19C由a點(diǎn)移到b點(diǎn)是克服電場力做功3.2×10^-17J．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道沿著電場線的方向電勢逐漸降低．以及掌握電場力做功的方法，一、直接運(yùn)用W=qU計(jì)算，將q的正負(fù)，電勢差的正負(fù)代入計(jì)算．二、先判斷出電場力做正功還是負(fù)功，然后運(yùn)用W=qU求出做功的大小，只代數(shù)值．