Question

如圖所示為一豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，M、N為電場(chǎng)中有兩點(diǎn)，M、N間距離為4cm，現(xiàn)把一質(zhì)子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為-4.8×10^-17J，MN的連線與水平方向成30°角（質(zhì)子的帶電量為1.6×10^-19C）．
（1）在圖中標(biāo)出該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向；
（2）求NM間的電勢(shì)差U_NM；
（3）求該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小．

Answer 1

分析：（1）由題，質(zhì)子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)力方向與位移方向的夾角為鈍角，電場(chǎng)力方向必定豎直向下，質(zhì)子帶正電，電場(chǎng)強(qiáng)度方向必定也豎直向下．
（2）NM間的電勢(shì)差U_NM=

WNM

q

，代入數(shù)據(jù)求解．
（3）根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系公式U=Ed求解場(chǎng)強(qiáng)．d是電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間的距離．

解答：解：
（1）據(jù)題，質(zhì)子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，根據(jù)功的概念可知，電場(chǎng)力方向與位移方向的夾角為鈍角，電場(chǎng)力方向必定豎直向下，又由于質(zhì)子帶正電，電場(chǎng)強(qiáng)度方向必定也豎直向下．
豎直向下  
（2）W_NM=-W_MN=4.8×10^-17J，q=1.6×10^-19C，U_NM=

WNM

q

，代入數(shù)據(jù)解得U_NM=300V 
（3）E=

U

d

=

U

lsin30°

=1.5×10⁴V/m  
答：
（1）該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向是豎直向下，如圖所示；
（2）NM間的電勢(shì)差U_NM為300V．
（3）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小是1.5×10⁴V/m．

點(diǎn)評(píng)：本題電場(chǎng)力做功可以把電場(chǎng)力當(dāng)作一般的力來(lái)理解，根據(jù)功的正負(fù)判斷力與位移方向的夾角．