Question

【題目】如圖所示，兩個大平行金屬板M、N間距離d＝1.2cm，兩板接在電壓U＝240V的電源上，M板接地，板間A點距M板0.2cm，B點距N板0.5cm。一個q＝﹣3×10﹣4C的電荷放在A點處，試求：

（1）該電荷在A點所受的靜電力；

（2）該電荷在A點所具有的電勢能和A點的電勢；

（3）若該電荷由A點運動到B點，靜電力做多少功，是正功還是負功。

Answer 1

【答案】（1）6 N　方向豎直向下；（2）1.2×10﹣2 J ﹣40 V；（3）3×10﹣2 J，是負功。

【解析】

（1）平行金屬板間為勻強電場，且方向豎直向上，電場強度大小為

所以電荷在A點所受的靜電力：F＝qE＝3×10﹣4×2.0×104 N＝6 N，方向豎直向下。

（2）金屬板M的電勢為零，即φM＝0，則有

UMA＝EdMA＝2.0×104×0.2×10﹣2 V＝40 V

又因UMA＝φM﹣φA

所以φA＝﹣40 V

電荷在A點的電勢能：EpA＝qφA＝﹣3×10﹣4×（﹣40）J＝1.2×10﹣2 J

（3）電荷從A點運動到B點，靜電力做的功為

WAB＝qEdAB

又因dAB＝d﹣dBN﹣dAM＝0.5 cm。

解得：WAB＝﹣3×10﹣2 J，為負功。