FANPHYSICS · NOTEBOOKLM 讲义

例9:平行板电势与功

章节:电势、电势差与等势面 · 资料编号:electric_potential_lesson78_course_09_parallel_plate_calculation

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

母题L2难度 4/5

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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核心知识点

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。