(2010?泰州三模)如圖所示,相距為d的兩平行金屬板的電容為C,帶電量為Q.有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕桿,兩端各固定電荷量分別為-q和+q的小球,不計(jì)兩球的重力和兩球間的庫(kù)侖力.現(xiàn)先將桿從平行于極板的位置I緩慢移動(dòng)到垂直于極板的位置Ⅱ,再?gòu)奈恢芒蚓徛苿?dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處.則( 。
分析:由E=
U
d
、U=
Q
C
推導(dǎo)出板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小,再求出從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中電場(chǎng)力做功,即可求出電勢(shì)能的變化.系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí),總電勢(shì)能為零,移動(dòng)到無(wú)窮處時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能為零,即求出將桿從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中系統(tǒng)電勢(shì)能的變化,得到電場(chǎng)力做功.
解答:解:
A、B由E=
U
d
、U=
Q
C
推導(dǎo)出板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=
Q
dC
,從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功-qEL,對(duì)正電荷做正功qE?2L,則電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W=-qEL+qE?2L=qEL=
qQL
dC
,故兩球電勢(shì)能之和減小
qQL
dC
.故A正確,B錯(cuò)誤.
C、D系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí),總電勢(shì)能為零,移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程時(shí),總的電勢(shì)能也為零.由于從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中,兩球電勢(shì)能之和減小
qQL
dC
,則從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中,電勢(shì)能將增大
qQL
dC
,故系統(tǒng)克服電場(chǎng)力做功
qQL
dC
.故C錯(cuò)誤,D正確.
故選AD
點(diǎn)評(píng):本題一方面要掌握電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差、電容的關(guān)系,另一方面要抓住在位置I時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能與無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能都為零,來(lái)分析電勢(shì)能的變化.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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0.17
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調(diào)制
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