Question

15．如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，有三個(gè)等勢面a、b、c．若φ_a=30V，φ_b=20V，φ_c=5V，則點(diǎn)電荷Q所帶的電荷是正電荷（選填“正電荷”或“負(fù)電荷”）．若使一帶電粒子沿KMN路徑穿過電場，則粒子所帶的電荷是正電荷（選填“正電荷”或“負(fù)電荷”）．若粒子所帶電荷量為3.2×10^-19C，則從K到M電場力所做的功為-8×10^-18J，粒子從K到N電勢能的變化量為0J．

Answer 1

分析 根據(jù)順著電場線電勢降低，分析Q的電性．根據(jù)粒子彎曲方向判斷所受電場力方向，判斷粒子的電性．由公式W=qU求電場力做功的大小，并求出電勢能的變化．

解答 解：由題：φ_a=30V，φ_b=20V，φ_c=5V，根據(jù)順著電場線電勢降低，可知電場線從Q延伸到無窮遠(yuǎn)，所以Q帶正電．
曲線運(yùn)動(dòng)的合力指向曲線的內(nèi)側(cè)，由圖，粒子的軌跡向右彎曲，可知粒子受到了斥力，因此粒子帶正電．
粒子從K到M電場力所做的功為 W_KM=qU_KM=q（φ_K-φ_M）=3.2×10^-19×（5-30）J=-8×10^-18J
粒子從K到N電場力所做的功為 W_KN=qU_KN=q（φ_K-φ_N）=3.2×10^-19×（5-5）J=0J，則粒子從K到N電勢能的變化量為0J．
故答案為：正電荷，正電荷，-8×10^-18，0．

點(diǎn)評(píng) 本題是電場中軌跡問題，首先根據(jù)軌跡彎曲方向判斷粒子受到的電場力方向．然后根據(jù)電場力做功做功公式和動(dòng)能定理研究電勢能的大小關(guān)系．