题目
平行板间距 \(d=1.2\,cm\),电压 \(U=240\,V\),M 板接地。A 距 M 板 0.2cm,B 距 N 板 0.5cm,\(q=-3\times10^{-4}C\)。求 A 点受力、电势与电势能、A 到 B 的电场力功,并判断 M 板上移 0.1cm 后 A 点电势变化。
学习定位
电场强度与电势能
题族:匀强电场与电势差
训练能力:电势高低判断、电场力功与能量关系
前置知识:电场强度、功与能量
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电势电势差等势面平行板电势与功
参考答案
\(F=6.0\,N\),\(\varphi_A=40V\),\(E_{pA}=-1.2\times10^{-2}J\),\(W_{AB}=3.0\times10^{-2}J\);A 点电势降低
分步解析
1. 条件提取
把板间视为匀强电场,电势沿板间距离线性变化;移动接地板后重新计算板间距离和 A 到接地板距离。
2. 对应公式
\[E=\frac Ud,\quad \varphi=Ex,\quad W_{AB}=q(\varphi_A-\varphi_B)\]
3. 推导过程
\(E=2.0\times10^4V/m\),故 \(F=|q|E=6.0N\)。\(\varphi_A=E\times0.002=40V\),\(E_{pA}=q\varphi_A=-1.2\times10^{-2}J\)。B 距 M 为 0.7cm,\(\varphi_B=140V\),所以 \(W_{AB}=3.0\times10^{-2}J\)。M 上移后 A 到 M 的距离缩小且总板距也缩小,A 点电势降为约 \(21.8V\)。
4. 结论
答案为 **\(F=6.0\,N\),\(\varphi_A=40V\),\(E_{pA}=-1.2\times10^{-2}J\),\(W_{AB}=3.0\times10^{-2}J\);A 点电势降低**。
变式练习
进阶近似题:同考点迁移
保持“平行板电势与功”的核心考点,改变电荷符号、空间位置或初始能量后,重新判断场强、电势与能量关系。
变式答案
先确定电势差和电场方向,再用功与能量关系完成计算;答案随新条件确定。
思路提示
先找不变量,再处理电荷正负引起的方向和符号变化。