Question

6．（1）帶負(fù)電的兩個(gè)點(diǎn)電荷AB固定在相距10cm的地方，如果將第三個(gè)點(diǎn)電荷C放在AB連線間距A為2cm的地方，C恰好靜止不動(dòng)，則A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量之比為1：16；AB之間距A為2cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度E=0．
（2）實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)面，且相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，正電荷在等勢(shì)面φ₃上時(shí)，具有動(dòng)能20J，它運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)面φ₁上時(shí)，動(dòng)能為零．令φ₂=0，那么，當(dāng)該電荷的電勢(shì)能為4J時(shí)，求它的動(dòng)能是6焦耳．

Answer 1

分析 （1）對(duì)放入電荷受力分析，根據(jù)平衡條件對(duì)“放入的電荷處于平衡狀態(tài)”這一特點(diǎn)進(jìn)行受力分析即可：
（2）相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，電荷經(jīng)過(guò)相鄰等勢(shì)面時(shí)電場(chǎng)力做功相等，根據(jù)動(dòng)能定理求出電荷經(jīng)經(jīng)過(guò)φ₂等勢(shì)面時(shí)的動(dòng)能，確定電荷總能量，再由能量守恒定律求出電勢(shì)能為4J時(shí)它的動(dòng)能．

解答 解：（1）因?yàn)镼_A、Q_B為固定的負(fù)點(diǎn)電荷，只要放入的點(diǎn)電荷受到的合力為0即可，通過(guò)受力分析可知，既可以放入正電荷，也可以放入負(fù)電荷，由于C恰好處于平衡狀態(tài)，所以C點(diǎn)電荷在兩個(gè)固定的電荷之間．
由庫(kù)侖定律得，對(duì)C點(diǎn)電荷，
則有：k$\frac{{Q}_{A}q}{{2}^{2}}$=k$\frac{{Q}_{B}q}{（10-2）^{2}}$
所以：$\frac{{Q}_{A}}{{Q}_{B}}$=$\frac{{2}^{2}}{{8}^{2}}$=$\frac{1}{16}$
粒子受到的電場(chǎng)力的合力為零，故場(chǎng)強(qiáng)為零；
（2）由題，正電荷在等勢(shì)面φ₃上時(shí)動(dòng)能20J，在等勢(shì)面φ₁上時(shí)動(dòng)能為零，動(dòng)能的減小為20J．由于相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，電荷經(jīng)過(guò)相鄰等勢(shì)面時(shí)電場(chǎng)力做功相等，動(dòng)能減小量相等，則電荷經(jīng)經(jīng)過(guò)φ₂等勢(shì)面時(shí)的動(dòng)能為10J，又φ₂=0，所以電荷的動(dòng)能與電勢(shì)能的總量為10J，根據(jù)能量守恒定律得到，電勢(shì)能為4J時(shí)它的動(dòng)能為6J．
故答案為：（1）1：16；0  （2）6

點(diǎn)評(píng) （1）本題考察了庫(kù)侖定律在電荷平衡中的應(yīng)用，本題的難點(diǎn)在于計(jì)算，學(xué)生列出方程容易，但是計(jì)算正確難．（2）中要充分運(yùn)用勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)，確定出總能量是關(guān)鍵．