Question

3．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一電荷量為2×10^-5C的負(fù)電荷由M點(diǎn)移到N點(diǎn)，其電勢(shì)能增加了10^-3J，已知M、N間的距離為2cm，兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)線（方向未知）成60°角，如圖所示．
（1）在圖上標(biāo)出電場(chǎng)線的方向
（2）M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U_MN等于多少？設(shè)M點(diǎn)電勢(shì)為0，則N點(diǎn)電勢(shì)φ_N等于多少？
（3）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電場(chǎng)力做功情況進(jìn)行分析，明確電場(chǎng)力的方向，從而判斷電場(chǎng)線的方向；
（2）根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系求出電場(chǎng)力所做的功，再根據(jù)W=Uq可求得MN間的電勢(shì)差，再根據(jù)電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系可求得N點(diǎn)電勢(shì)；
（3）由U=Ed可求得電場(chǎng)強(qiáng)度．

解答 解：（1）電勢(shì)能增加說明電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電場(chǎng)力方向水平向左，而電場(chǎng)線方向與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反，所以電場(chǎng)線方向向右

（2）由M點(diǎn)移到N點(diǎn)，增加的電勢(shì)能等于克服電場(chǎng)力做的功，即
qU_MN=△E_P=10^-3J
q=-2×10^-5C
解得：U_MN=50V
計(jì)算得U_MN=φ_M-φ_N
當(dāng)M點(diǎn)電勢(shì)為0時(shí)，則有
0-φ_N=50V，
所以φ_N=-50V
（3）勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差為：U_MN=Ed=EL_MNcos60°
代入可得：E=5000V/m
答：（1）如圖所示；
（2）M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U_MN等于50V；設(shè)M點(diǎn)電勢(shì)為0，則N點(diǎn)電勢(shì)φ_N等于-50V；
（3）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為5000V/m

點(diǎn)評(píng) 本題考查電場(chǎng)力做功和電勢(shì)差的關(guān)系、勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，要注意明確電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化之間的關(guān)系，同時(shí)明確U=Ed公式中的d為沿電場(chǎng)線方向上的距離．