Question

如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且相鄰兩等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等．一正電荷在φ₃上時(shí)，具有動(dòng)能2×10^-8J，它運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線φ₁上時(shí)，速度為零．令φ₂=0，那么該電荷的電勢(shì)能為4×10^-9J時(shí)，該電荷的動(dòng)能是（　　）

A．6×10^-9J

B．1.6×10^-8J

C．2×10^-8J

D．2.4×10^-8J

Answer 1

分析：電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力，其動(dòng)能與電勢(shì)能的總量保持不變．根據(jù)電荷在ф₃上時(shí)的動(dòng)能，確定電荷的總能量，再根據(jù)能量守恒求出電荷的電勢(shì)能為4J時(shí)的動(dòng)能大小．

解答：解：由題電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能與電勢(shì)能的總量保持不變，正電荷在等勢(shì)線φ₃上時(shí)，具有動(dòng)能2×10^-8J，它運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線φ₁上時(shí)，速度為零．因：E_P1+0=E_P3+E_K3=E_P2+E_K2
又：E_P1-E_P3=2?（E_P1-E_P2）
而φ₂=0，電荷的電勢(shì)能為零，代入數(shù)據(jù)得：正電荷具有的總能量為E=1×10^-8J，根據(jù)能量守恒定律得到，電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能與電勢(shì)能的總量保持不變，所以當(dāng)該電荷的電勢(shì)能為4×10^-9J時(shí)，其動(dòng)能大小為E_k=1×10^-8J-4×10^-9J=6×10^-9J．所以選項(xiàng)A正確
故選：A

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵確定電荷的總能量，要選好所研究的等勢(shì)面．若取ф₂=0，可根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差成正比，確定電荷在ф₂上的動(dòng)能，再求出總能量．