Question

16．圖所示，相距為d的兩平行金屬板的電容為C，帶電量為Q．有一長為L的絕緣輕桿，兩端各固定電荷量分別為-q和+q的小球，不計(jì)兩球的重力和兩球間的庫侖力．現(xiàn)先將桿從平行于極板的位置I緩慢移動到垂直于極板的位置Ⅱ，再位置Ⅱ緩慢移動到無窮遠(yuǎn)處．則（　�。�

• A． 從位置I移到位置Ⅱ的過程中，電場力做功為零
• B． 從位置I移到位置Ⅱ的過程中，兩球電勢能之和減小$\frac{qQL}{dC}$
• C． 從位置Ⅱ移到無窮遠(yuǎn)處的過程中，兩球的電勢能之和不變
• D． 從位置Ⅱ移到無窮遠(yuǎn)處的過程中，克服電場力做功$\frac{qQL}{dC}$

Answer 1

分析 由E=$\frac{U}7ga2pfg$、U=$\frac{Q}{C}$推導(dǎo)出板間電場強(qiáng)度大小，再求出從位置I移到位置Ⅱ的過程中電場力做功，即可求出電勢能的變化．系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí)，總電勢能為零，移動到無窮處時(shí)系統(tǒng)的電勢能為零，即求出將桿從位置Ⅱ移到無窮遠(yuǎn)處的過程中系統(tǒng)電勢能的變化，得到電場力做功．

解答 解：AB、由E=$\frac{U}fzeoss8$、U=$\frac{Q}{C}$可得，板間電場強(qiáng)度大小為 E=$\frac{Q}{dC}$，從位置I移到位置Ⅱ的過程中，電場力對負(fù)電荷做負(fù)功-qEL，對正電荷做正功qE•2L，則電場力對系統(tǒng)做功為W=-qEL+qE•2L=qEL=$\frac{qQL}{dC}$，可知電場力做正功，則兩球電勢能之和減小$\frac{qQL}{dC}$．故A錯誤，B正確．
CD、系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí)，總電勢能為零，移到無窮遠(yuǎn)處的過程時(shí)，總的電勢能也為零．由于從位置I移到位置Ⅱ的過程中，兩球電勢能之和減小$\frac{qQL}{dC}$，則從位置Ⅱ移到無窮遠(yuǎn)處的過程中，電勢能將增大$\frac{qQL}{dC}$，故系統(tǒng)克服電場力做功$\frac{qQL}{dC}$．故C錯誤，D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評 本題一方面要掌握電場強(qiáng)度與電勢差、電容的關(guān)系，另一方面要抓住在位置I時(shí)系統(tǒng)的電勢能與無窮遠(yuǎn)處的電勢能都為零，來分析電勢能的變化．