Question

真空中固定兩個(gè)等量（電量為Q）異種點(diǎn)電荷A、B，A帶負(fù)電，B帶正電，距離為d，它們產(chǎn)生的電場(chǎng)在很遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零．豎直虛線為AB的垂直平分線．兩個(gè)帶等量（電量為q）異種電荷的小球用一根絕緣剛性輕桿相連，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，且L＜d，現(xiàn)將兩個(gè)小球從很遠(yuǎn)處移到圖中I所示位置（過(guò)程1），接著使用細(xì)桿繞其中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°（過(guò)程2），再平移到圖中II所示位置（過(guò)程3）．以W₁、W₂、W₃分別表示上述三個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)小球做功和，則（　�。�

A、W₁＞0，W₂＜0，W₃=0

B、W₁＜0，W₂=0，W₃＞0

C、W₁=0，W₂＞0，W₃=0

D、W₁=0，W₂＞0，W₃＞0

Answer 1

分析：兩個(gè)小球從很遠(yuǎn)處移到圖中I所示位置（過(guò)程1），電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)小球，一個(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)功，由于L與移動(dòng)的位移比較，可忽略，所以正負(fù)功大小相等；接著使用細(xì)桿繞其中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°（過(guò)程2），中垂線上是等勢(shì)線，且電勢(shì)為0，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知中垂線右邊電勢(shì)高，左邊電勢(shì)低，通過(guò)電勢(shì)能的變化，判斷電場(chǎng)力做功．再平移到圖中II所示位置（過(guò)程3），小球受到的電場(chǎng)力是A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)它庫(kù)侖力的合力，根據(jù)力與速度方向的關(guān)系，判斷出電場(chǎng)力做功．

解答：解：兩個(gè)小球從很遠(yuǎn)處移到圖中I所示位置（過(guò)程1），電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)小球，一個(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)功，由于L與移動(dòng)的位移比較，可忽略，所以正負(fù)功大小相等．所以W₁=0．
   接著使用細(xì)桿繞其中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°（過(guò)程2），中垂線上是等勢(shì)線，且電勢(shì)為0，中垂線右邊電勢(shì)高，左邊電勢(shì)低，負(fù)電小球電勢(shì)能降低，可知電場(chǎng)力做正功，正電小球電勢(shì)能降低，可知電場(chǎng)力也做正功．所以W₂＞0．
   再平移到圖中II所示位置（過(guò)程3），兩個(gè)小球受到A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷庫(kù)侖力的合力與速度的夾角為銳角，可知電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)小球都做正功．所以W₃＞0．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．
故選D．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．