Question

3．在勻強電場中，將一電荷量為2×10^-5C的負電荷由M點移到N點，其電勢能增加了10^-3J，已知M、N間的距離為2cm，兩點連線與電場線（方向未知）成60°角，如圖所示．
（1）在圖上標出電場線的方向
（2）M、N兩點間的電勢差U_MN等于多少？設M點電勢為0，則N點電勢φ_N等于多少？
（3）該勻強電場的場強為多大？

Answer 1

分析 （1）根據電場力做功情況進行分析，明確電場力的方向，從而判斷電場線的方向；
（2）根據電場力做功與電勢能的變化關系求出電場力所做的功，再根據W=Uq可求得MN間的電勢差，再根據電勢與電勢差的關系可求得N點電勢；
（3）由U=Ed可求得電場強度．

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

（2）由M點移到N點，增加的電勢能等于克服電場力做的功，即
qU_MN=△E_P=10^-3J
q=-2×10^-5C
解得：U_MN=50V
計算得U_MN=φ_M-φ_N
當M點電勢為0時，則有
0-φ_N=50V，
所以φ_N=-50V
（3）勻強電場電勢差為：U_MN=Ed=EL_MNcos60°
代入可得：E=5000V/m
答：（1）如圖所示；
（2）M、N兩點間的電勢差U_MN等于50V；設M點電勢為0，則N點電勢φ_N等于-50V；
（3）該勻強電場的場強為5000V/m

點評 本題考查電場力做功和電勢差的關系、勻強電場電勢差和電場強度的關系，要注意明確電場力做功與電勢能的變化之間的關系，同時明確U=Ed公式中的d為沿電場線方向上的距離．